JP6079455B2 - Charging apparatus and control method - Google Patents

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Description

本発明は、充電装置及び制御方法に関するものである。   The present invention relates to a charging device and a control method.

バッテリとモータの間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びインバータが介在し、インバータの直流端子間に複数のダイオードを直列接続し、車外の交流電源を接続するためのコネクタとの接続線を当該複数のダイオードに接続し、コネクタに車外の交流電源が接続された場合には、インバータの全てのトランジスタをオフにし、ＤＣ／ＤＣコンバータの複数のトランジスタのスイッチング動作を行うことで、バッテリ１を充電する充電装置が開示されている（特許文献１）。   A DC / DC converter and an inverter are interposed between the battery and the motor, a plurality of diodes are connected in series between the DC terminals of the inverter, and a connection line to a connector for connecting an AC power supply outside the vehicle is connected to the plurality of diodes. When the AC power supply outside the vehicle is connected to the connector, all the transistors of the inverter are turned off, and the switching operation of the plurality of transistors of the DC / DC converter is performed to charge the battery 1. Is disclosed (Patent Document 1).

特開平１０−１３６５７０号公報JP-A-10-136570

しかしながら、上記の充電装置では、交流電源とバッテリとが直流的に接続されており、安全性を確保するためには、バッテリ、モータ、インバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータ及びコネクタの要素を、絶縁性の高いものにする必要がある。そのため、絶縁性を高くすることによる重量の増加及び高コストが問題となっていた。   However, in the charging device described above, the AC power source and the battery are connected in a DC manner, and in order to ensure safety, the elements of the battery, motor, inverter, DC / DC converter, and connector are insulated. It needs to be expensive. For this reason, an increase in weight and a high cost due to an increase in insulation have been problems.

本発明が解決しようとする課題は、絶縁性を確保するための重量の増加及び高コスト化を防ぐ充電装置及び制御方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a charging device and a control method that prevent an increase in weight and cost for ensuring insulation.

本発明は、モータの多重巻線のうち一方の巻線に接続された第１インバータ、多重巻線のうち他方の巻線に接続された第２インバータ、バッテリから出力される電力の力率を改善し、かつ、入力される交流電力の力率を改善する回路部を制御し、バッテリの電力でモータを駆動させる場合には、回路部を用いてバッテリの電圧を昇圧しつつ、回路部から第１インバータ又は第２インバータの少なくとも一方のインバータに電力を出力し、交流電力供給源を用いて第１インバータからの出力電力でバッテリを充電する場合には、回路部を用いて交流電力源から供給される電力を平滑して、回路部から第２インバータに電力を出力する、ことによって上記課題を解決する。   The present invention provides a first inverter connected to one of the multiple windings of a motor, a second inverter connected to the other of the multiple windings, and a power factor of power output from the battery. When the circuit unit that improves and improves the power factor of the input AC power and drives the motor with the battery power, the circuit unit is used to boost the voltage of the battery while When power is output to at least one inverter of the first inverter or the second inverter and the battery is charged with the output power from the first inverter using the AC power supply source, the AC power source is used using the circuit unit. The above problem is solved by smoothing the supplied power and outputting the power from the circuit unit to the second inverter.

本発明は、交流電源供給源を用いてバッテリを充電する場合に、モータ及びインバータを絶縁型ＤＣＤＣコンバータとして動作させることにより、絶縁性を高めているので、絶縁性を確保するための重量の増加及び高コスト化を防ぐことができる。   In the present invention, when an AC power supply source is used to charge a battery, the motor and the inverter are operated as an insulation type DCDC converter to increase insulation, so that an increase in weight for ensuring insulation is achieved. In addition, cost increases can be prevented.

本発明の実施形態に係る充電システムのブロック図である。1 is a block diagram of a charging system according to an embodiment of the present invention. バッテリ充電時における、図１の等価回路である。It is the equivalent circuit of FIG. 1 at the time of battery charge. モータ駆動時における、図１の等価回路である。It is the equivalent circuit of FIG. 1 at the time of motor drive. 本発明の他の実施形態に係る充電システムのブロック図である。It is a block diagram of the charging system which concerns on other embodiment of this invention. バッテリの電圧に対するリレースイッチの接続状態とコンバータの動作状態の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the connection state of the relay switch with respect to the voltage of a battery, and the operation state of a converter. バッテリ充電時における、図４の等価回路である。FIG. 5 is an equivalent circuit of FIG. 4 during battery charging. バッテリ充電時における、図４の等価回路である。FIG. 5 is an equivalent circuit of FIG. 4 during battery charging. バッテリ充電時における、図４の等価回路である。FIG. 5 is an equivalent circuit of FIG. 4 during battery charging. 本発明の実施形態に係る充電システムのブロック図である。1 is a block diagram of a charging system according to an embodiment of the present invention. バッテリ充電時における、図９の等価回路である。10 is an equivalent circuit of FIG. 9 when the battery is charged. モータ駆動時における、図９の等価回路である。10 is an equivalent circuit of FIG. 9 when the motor is driven. 本発明の他の実施形態に係る充電システムのブロック図である。It is a block diagram of the charging system which concerns on other embodiment of this invention. バッテリ充電時における、図１２の等価回路である。It is the equivalent circuit of FIG. 12 at the time of battery charge. バッテリ充電時における、図１２の等価回路である。It is the equivalent circuit of FIG. 12 at the time of battery charge. バッテリ充電時における、図１２の等価回路である。It is the equivalent circuit of FIG. 12 at the time of battery charge.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る充電装置を含む充電システムのブロック図である。詳細な図示は省略するが、本例の電気自動車は、三相交流電力の永久磁石モータ５０を走行駆動源として走行する車両であり、モータ５０は電気自動車の車軸に結合されている。以下、電気自動車を例に説明するが、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）にも本発明を適用可能であり、車両以外の装置にも本発明を適用可能である。また電力変換装置は車両に搭載されている。 << First Embodiment >>
FIG. 1 is a block diagram of a charging system including a charging device according to an embodiment of the present invention. Although not shown in detail, the electric vehicle of this example is a vehicle that travels using a three-phase AC power permanent magnet motor 50 as a travel drive source, and the motor 50 is coupled to the axle of the electric vehicle. Hereinafter, an electric vehicle will be described as an example, but the present invention can be applied to a hybrid vehicle (HEV), and the present invention can also be applied to devices other than vehicles. The power conversion device is mounted on the vehicle.

本例の充電システムは、バッテリ１と、電圧センサ２と、リレースイッチ１１、１２、１３と、インバータ３１、３２と、モータ５０と、コンバータ６０と、充電ポート７とを備えている。   The charging system of this example includes a battery 1, a voltage sensor 2, relay switches 11, 12, 13, inverters 31, 32, a motor 50, a converter 60, and a charging port 7.

バッテリ１は、リレースイッチ１１〜１３を介してインバータ３１、３２にそれぞれ接続されている。バッテリ１は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池により構成され、モータ５０の電力源となる。バッテリ１は、モータ５０の回生制御による電力、及び、外部の商用電源等の交流電源８からの電力により充電される。   The battery 1 is connected to inverters 31 and 32 via relay switches 11 to 13, respectively. The battery 1 is composed of a secondary battery such as a lithium ion battery, and serves as a power source for the motor 50. The battery 1 is charged with electric power by regenerative control of the motor 50 and electric power from an AC power source 8 such as an external commercial power source.

電圧センサ２は、バッテリ１の端子間の電圧を検出するセンサであり、バッテリ１に接続されている。   The voltage sensor 2 is a sensor that detects a voltage between the terminals of the battery 1, and is connected to the battery 1.

リレースイッチ１１はバッテリ１とインバータ３１との間、及び、バッテリ１とコンバータ４との間に接続されている。バッテリ１の正極側に接続された電源線Ｐは、バッテリ１の入出力から分岐して、インバータ３１とコンバータ６０にそれぞれ接続されている。また、バッテリ１の負極側に接続された電源線Ｎは、バッテリ１の入出力から分岐し、インバータ３１とコンバータ６０にそれぞれ接続されている。そして、リレースイッチ１１は、一対のスイッチを、分岐した電源線Ｐのうちコンバータ６０に接続された配線と、分岐した電源線Ｎのうちコンバータ６０に接続された配線に、それぞれ接続することで構成されている。   The relay switch 11 is connected between the battery 1 and the inverter 31 and between the battery 1 and the converter 4. The power supply line P connected to the positive electrode side of the battery 1 branches from the input / output of the battery 1 and is connected to the inverter 31 and the converter 60. The power supply line N connected to the negative electrode side of the battery 1 branches from the input / output of the battery 1 and is connected to the inverter 31 and the converter 60. The relay switch 11 is configured by connecting a pair of switches to a wiring connected to the converter 60 of the branched power supply line P and a wiring connected to the converter 60 of the branched power supply line N, respectively. Has been.

リレースイッチ１２は、リレースイッチ１１とインバータ３１との間、及び、インバータ３１とコンバータ６０との間に接続されている。リレースイッチ１２は、ａ接点とｂ接点を有し、回路の切り替えを可能とするスイッチである。ａ接点はコンバータ６０とインバータ３１との間を接続する配線に設けられ、ｂ接点はバッテリ１とインバータ３１の間を接続する配線に設けられている。リレースイッチ１２は、コンバータ６０からインバータ３１への電流経路、インバータ３１からバッテリ１への電流経路を切り替えるためのスイッチである。   The relay switch 12 is connected between the relay switch 11 and the inverter 31 and between the inverter 31 and the converter 60. The relay switch 12 is a switch that has an a contact and a b contact, and enables switching of circuits. The contact a is provided on the wiring connecting the converter 60 and the inverter 31, and the contact b is provided on the wiring connecting the battery 1 and the inverter 31. The relay switch 12 is a switch for switching a current path from the converter 60 to the inverter 31 and a current path from the inverter 31 to the battery 1.

リレースイッチ１３は、コンバータ６０とインバータ３２との間に接続されている。リレースイッチ１３は、回路の切り替えを可能とするスイッチにより構成されている。コンバータ６０とインバータ３１、３２の間を接続する配線は、コンバータ６０からインバータ３２のみに接続する配線と、コンバータ６０からインバータ３１及びインバータ３２に接続する配線により構成されている。リレースイッチ１３はａ接点とｂ接点とを有している。ａ接点は、コンバータ６０とインバータ３１、３２とを接続する配線に設けられ、ｂ接点は、コンバータ６０とインバータ３２とを接続する配線に設けられている。リレースイッチ１３は、コンバータ６０からインバータ３２への電流経路と、インバータ３１からバッテリ１への電流経路を、交流電源８の電力によるバッテリ１の充電時と、バッテリ１の電力によるモータ５０の駆動時で、切り替えるためのスイッチである。   The relay switch 13 is connected between the converter 60 and the inverter 32. The relay switch 13 is configured by a switch that enables circuit switching. The wiring that connects between the converter 60 and the inverters 31 and 32 includes a wiring that connects only from the converter 60 to the inverter 32 and a wiring that connects from the converter 60 to the inverter 31 and the inverter 32. The relay switch 13 has an a contact and a b contact. The contact a is provided on the wiring that connects the converter 60 and the inverters 31 and 32, and the contact b is provided on the wiring that connects the converter 60 and the inverter 32. The relay switch 13 has a current path from the converter 60 to the inverter 32 and a current path from the inverter 31 to the battery 1 when charging the battery 1 with the power of the AC power supply 8 and when driving the motor 50 with the power of the battery 1. This is a switch for switching.

これにより、リレースイッチ１２、１３は、コンバータ６０とインバータ３２とを接続する配線の回路と、コンバータ６０とインバータ３１、３２とを接続する配線の回路とを切り替える。   Accordingly, the relay switches 12 and 13 switch between a wiring circuit connecting the converter 60 and the inverter 32 and a wiring circuit connecting the converter 60 and the inverters 31 and 32.

リレースイッチ１１は、コントローラ１００の制御信号に基づいて、オン及びオフを切り替える。リレースイッチ１２、１３は、コントローラ１００の制御信号に基づいて、回路を切り替える。   The relay switch 11 switches on and off based on a control signal from the controller 100. The relay switches 12 and 13 switch circuits based on a control signal from the controller 100.

インバータ３１は、バッテリ１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５に供給するＤＣ／ＡＣインバータであり、バッテリ１とモータ５との間及びコンバータ６０とモータ５０との間に接続されている。インバータ３１は、直流側に平滑用のコンデンサ３１１と、複数のスイッチング素子（絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴ）Ｑ１〜Ｑ６と、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に並列に接続され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の電流方向とは逆方向に電流が流れる整流素子（還流ダイオード）Ｄ１〜Ｄ６とを有している。また、２つのスイッチング素子を直列に接続した３対の回路が並列に接続され、各対のスイッチング素子間とモータ５の三相入力部とが接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、コントローラ１００から送信される駆動信号に基づきオン及びオフを切り替え、電力を変換する。   The inverter 31 is a DC / AC inverter that converts DC power supplied from the battery 1 into AC power and supplies the AC power to the motor 5. The inverter 31 is connected between the battery 1 and the motor 5 and between the converter 60 and the motor 50. Has been. The inverter 31 is connected to the smoothing capacitor 311 on the DC side, a plurality of switching elements (insulated gate bipolar transistors IGBT) Q1 to Q6, and the switching elements Q1 to Q6 in parallel, and the current direction of the switching elements Q1 to Q6 And rectifier elements (reflux diodes) D1 to D6 through which current flows in the opposite direction. Further, three pairs of circuits in which two switching elements are connected in series are connected in parallel, and between each pair of switching elements and the three-phase input portion of the motor 5 are connected. Switching elements Q <b> 1 to Q <b> 6 switch on and off based on a drive signal transmitted from controller 100 to convert power.

インバータ３２は、バッテリ１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５に供給するＤＣ／ＡＣインバータであり、コンバータ６０とモータ５０との間に接続されている。またインバータ３２は、交流電源８の電力に基づき、コンバータ６０から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ５０に供給するインバータである。インバータ３２は、直流側に平滑用のコンデンサ３２１と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、整流素子Ｄ１〜Ｄ６を有している。インバータ３２の構成は、インバータ３１の構成と同様であるため説明を省略する。   The inverter 32 is a DC / AC inverter that converts DC power supplied from the battery 1 into AC power and supplies the AC power to the motor 5, and is connected between the converter 60 and the motor 50. The inverter 32 is an inverter that converts DC power output from the converter 60 into AC power based on the power of the AC power supply 8 and supplies the AC power to the motor 50. The inverter 32 includes a smoothing capacitor 321, switching elements Q <b> 1 to Q <b> 6, and rectifying elements D <b> 1 to D <b> 6 on the DC side. Since the configuration of the inverter 32 is the same as the configuration of the inverter 31, a description thereof will be omitted.

モータ５０は、例えば多重巻線を有する同期モータであって、インバータ３１、３２の交流側に接続されている。モータ５はバッテリ１からの電力で駆動する。モータ５は、インバータ３１に接続された巻線５１（第１巻線）と、インバータ３２に接続された巻線５２（第２巻線）とを備えている。第１巻線５１及び第２巻線５２は、３つのコイルをスター状に結線することで構成されている。第１巻線５１と第２巻線５２との間は、電気的には導通していないが、磁気的に結合されている。そのため、交流電流が第２巻線に流れると、第１巻線５１に誘導電流が発生し、誘導電流がインバータ３１の交流側に流れる。すなわち、モータ５０はトランスとして作用し、インバータ３１、３２は第１巻線５１及び第２巻線５２に対して独立したインバータになっている。これにより、本例は、第１巻線５１と第２巻線５２との間で、直流的な絶縁を確保している。   The motor 50 is a synchronous motor having multiple windings, for example, and is connected to the AC side of the inverters 31 and 32. The motor 5 is driven by electric power from the battery 1. The motor 5 includes a winding 51 (first winding) connected to the inverter 31 and a winding 52 (second winding) connected to the inverter 32. The first winding 51 and the second winding 52 are configured by connecting three coils in a star shape. The first winding 51 and the second winding 52 are not electrically connected but are magnetically coupled. Therefore, when an alternating current flows through the second winding, an induced current is generated in the first winding 51, and the induced current flows to the alternating current side of the inverter 31. That is, the motor 50 functions as a transformer, and the inverters 31 and 32 are independent inverters for the first winding 51 and the second winding 52. Thereby, in this example, DC insulation is ensured between the first winding 51 and the second winding 52.

モータ５０は発電機としても駆動し、モータ５０の回生により発生する電力で、バッテリ１を充電することも可能である。なお、モータ５０は、多重巻線を有したモータであれば、誘導モータ等の他の種類のモータであってもよい。   The motor 50 is also driven as a generator, and the battery 1 can be charged with electric power generated by regeneration of the motor 50. The motor 50 may be another type of motor such as an induction motor as long as it has a multiple winding.

コンバータ６０は、バッテリ１とインバータ３１、３２との間、及び、交流電源８とインバータ３２との間に接続されている。モータ５０がバッテリ１の電力で駆動する場合には、コンバータ６０は、バッテリ１の電圧を昇圧してインバータ３１、３２に出力する。また、バッテリ１が交流電源８の電力により充電される場合には、コンバータ６０は、入力される交流電力の力率を改善する力率改善回路として機能し、交流電源８の交流電力を整流してインバータ３２に出力する。   Converter 60 is connected between battery 1 and inverters 31 and 32, and between AC power supply 8 and inverter 32. When motor 50 is driven by the power of battery 1, converter 60 boosts the voltage of battery 1 and outputs it to inverters 31 and 32. When battery 1 is charged with the power of AC power supply 8, converter 60 functions as a power factor correction circuit that improves the power factor of the input AC power, and rectifies the AC power of AC power supply 8. Output to the inverter 32.

コンバータ６０は、平滑コンデンサ６１と、スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１０と、ダイオードＤ７〜Ｄ１０と、平滑リアクトル６２と、リレースイッチ６３、６４とを備えている。平滑コンデンサ６１は、コンバータ６０のバッテリ１側への入力で、電源線Ｐ、Ｎの間に接続されている。   Converter 60 includes a smoothing capacitor 61, switching elements Q7 to Q10, diodes D7 to D10, a smoothing reactor 62, and relay switches 63 and 64. Smoothing capacitor 61 is an input to battery 1 side of converter 60 and is connected between power supply lines P and N.

スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１０とダイオードＤ７〜Ｄ１０は、並列に接続され、スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１０の電流方向とダイオードＤ７〜Ｄ１０の電流方向が互いに逆向きになるように接続されている。スイッチング素子Ｑ７及びダイオードＤ７の並列回路とスイッチング素子Ｑ８及びダイオードＤ８の並列回路が、直列に接続され、スイッチング素子Ｑ９及びダイオードＤ９の並列回路とスイッチング素子Ｑ１０及びダイオードＤ１０の並列回路が直列に接続されている。これにより、スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１０及びダイオードＤ７〜Ｄ１０は、フルブリッジ回路を形成している。   Switching elements Q7 to Q10 and diodes D7 to D10 are connected in parallel so that the current direction of switching elements Q7 to Q10 and the current direction of diodes D7 to D10 are opposite to each other. A parallel circuit of switching element Q7 and diode D7 and a parallel circuit of switching element Q8 and diode D8 are connected in series, and a parallel circuit of switching element Q9 and diode D9 and a parallel circuit of switching element Q10 and diode D10 are connected in series. ing. Thereby, the switching elements Q7 to Q10 and the diodes D7 to D10 form a full bridge circuit.

平滑リアクトル６２は、一対のコイルで形成されている。一対のコイルは、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点とリレースイッチ６３とを接続する配線、及び、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０の接続点とリレースイッチ６３とを接続する配線に、それぞれ接続されている。   The smooth reactor 62 is formed by a pair of coils. The pair of coils are connected to the wiring connecting the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the relay switch 63, and the wiring connecting the connection point of the switching elements Q9 and Q10 and the relay switch 63, respectively.

リレースイッチ６３は、回路の切り替えを可能とする一対のスイッチ６３１、６３２により構成され、平滑リアクトル６２と充電ポート７との間に接続されている。スイッチ６３１はａ接点とｂ接点を有し、スイッチ６３２はａ接点とｂ接点とを有している。スイッチ６３１は、平滑リアクトル６２を介して、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点に接続され、スイッチ６３２は、平滑リアクトル６２を介して、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０の接続点に接続されている。スイッチ６３１のａ接点とスイッチ６６２の接点ａとの間は、配線により繋がっている。一方、スイッチ６３１のｂ接点とスイッチ６３２のｂ接点との間は、配線で接続されていない。スイッチ６３１及びスイッチ６３２は連動して回路を切り替える。   The relay switch 63 includes a pair of switches 631 and 632 that can switch circuits, and is connected between the smoothing reactor 62 and the charging port 7. The switch 631 has an a contact and a b contact, and the switch 632 has an a contact and a b contact. The switch 631 is connected to the connection point of the switching elements Q7 and Q8 via the smoothing reactor 62, and the switch 632 is connected to the connection point of the switching elements Q9 and Q10 via the smoothing reactor 62. The contact a of the switch 631 and the contact a of the switch 662 are connected by wiring. On the other hand, the b contact of the switch 631 and the b contact of the switch 632 are not connected by wiring. The switch 631 and the switch 632 switch circuits in conjunction with each other.

スイッチ６３１、６３２のａ接点が閉じることで、平滑リアクトル６３の一対のコイル間が導通する。一方、スイッチ６３１、６３２のｂ接点が閉じることで、平滑リアクトル６３と一対のコイル間は遮断され、平滑リアクトル６３と充電ポート７との間が導通する。   When the contacts a of the switches 631 and 632 are closed, the pair of coils of the smoothing reactor 63 is electrically connected. On the other hand, when the contacts b of the switches 631 and 632 are closed, the smoothing reactor 63 and the pair of coils are blocked, and the smoothing reactor 63 and the charging port 7 are electrically connected.

リレースイッチ６４は、回路の切り替えを可能とするスイッチにより構成され、ａ接点とｂ接点を有している。ａ接点は、スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１０及びダイオードＤ７〜Ｄ１０のフルブリッジ回路の右側アーム回路とインバータ３１、３２
との際を接続する配線に設けられている。ｂ接点は、フルブリッジ回路の左側アーム回路と右側アーム回路とを接続する高電位側の配線に設けられている。 The relay switch 64 is configured by a switch that can switch circuits, and has an a contact and a b contact. The contact a is connected to the right arm circuit of the full bridge circuit of the switching elements Q7 to Q10 and the diodes D7 to D10 and the inverters 31 and 32.
It is provided in the wiring which connects the case. The b contact is provided on the high potential side wiring that connects the left arm circuit and the right arm circuit of the full bridge circuit.

リレースイッチ６３、６４は、コンバータ６０を力率改善回路と、昇圧回路を切り替えるスイッチである。なお、リレースイッチ６３、６４の接点の切り替えと、コンバータ６０の動作回路との関係は、後述する。   Relay switches 63 and 64 are switches that switch converter 60 between a power factor correction circuit and a booster circuit. The relationship between the switching of the contacts of the relay switches 63 and 64 and the operation circuit of the converter 60 will be described later.

充電ポート７は、コンバータ６０の交流電源側８の入力に対して接続されている。充電ポート７は、外部充電施設の充電ケーブルを接続するためのコネクタである。   Charging port 7 is connected to the input of AC power supply side 8 of converter 60. The charging port 7 is a connector for connecting a charging cable of an external charging facility.

交流電源８は、車両の外側に設けられた商用電源等の交流電力を供給する電源（交流電力供給源）であって、外部の電源となる。交流電源８は、バッテリ１を充電する際の電力源となる。   The AC power source 8 is a power source (AC power supply source) that supplies AC power such as a commercial power source provided outside the vehicle, and is an external power source. The AC power supply 8 serves as a power source when charging the battery 1.

コントローラ１００は、モータ５の駆動制御及びバッテリ１の充電制御を行う制御部である。コントローラ１００はリレースイッチ１１のオン、オフを切り替え、リレースイッチ１２、１３、６３、６４の接点を切り替える。コントローラ１００は、電圧センサからの信号及び電流センサからの信号を読み込んで、インバータ３１、３２を制御する。   The controller 100 is a control unit that performs drive control of the motor 5 and charge control of the battery 1. The controller 100 switches the relay switch 11 on and off, and switches the contacts of the relay switches 12, 13, 63, and 64. The controller 100 reads the signal from the voltage sensor and the signal from the current sensor, and controls the inverters 31 and 32.

次に、コントローラ１００の制御を説明する。まず交流電源８の電力によるバッテリ１の充電制御について、図２を用いて説明する。図２は、交流電源８を用いて、バッテリ１を充電している場合の図１の等価回路である。   Next, control of the controller 100 will be described. First, charging control of the battery 1 by the power of the AC power supply 8 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an equivalent circuit of FIG. 1 when the battery 1 is charged using the AC power supply 8.

充電ケーブルが充電ポートに接続されることで、交流電源８によりバッテリ１の充電が可能な状態になると、コントローラ１００は、リレースイッチ１１をオフにし、リレースイッチ１２、１３、６３、６４のｂ接点を閉じる。   When the charging cable is connected to the charging port and the battery 1 can be charged by the AC power supply 8, the controller 100 turns off the relay switch 11 and contacts b of the relay switches 12, 13, 63, 64. Close.

リレースイッチ６３のｂ接点が閉じられることで、交流電源８からコンバータ６０に電流が流れる。電流は、充電ポート７から、リレースイッチ６３の接点ｂ及び平滑リアクトル６２を介して、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点とスイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０の接続点に、それぞれ流れる。   When the b contact of the relay switch 63 is closed, a current flows from the AC power supply 8 to the converter 60. The current flows from the charging port 7 to the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the connection point of the switching elements Q9 and Q10 via the contact b of the relay switch 63 and the smoothing reactor 62, respectively.

コントローラ１００は、スイッチング素子Ｑ７及びスイッチング素子Ｑ８のオン、オフを交互に切り替える。そして、このスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のスイッチング動作と、ダイオードＤ７〜Ｄ１０のブリッジにより、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点とスイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０の接続点から印加された電圧が平滑される。これにより、コンバータ６０は、力率改善回路をとして機能し、交流電源８から入力される電力の力率を改善する。   The controller 100 switches the switching element Q7 and the switching element Q8 on and off alternately. The voltage applied from the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the connection point of the switching elements Q9 and Q10 is smoothed by the switching operation of the switching elements Q7 and Q8 and the bridge of the diodes D7 to D10. Thereby, converter 60 functions as a power factor correction circuit and improves the power factor of the electric power input from AC power supply 8.

リレースイッチ６４のｂ接点が閉じ、リレースイッチ１３のｂ接点が閉じ、リレースイッチ１１がオフになっている。そのため、コンバータ６０から出力される電力は、インバータ３２の直流側に供給される。   The contact b of the relay switch 64 is closed, the contact b of the relay switch 13 is closed, and the relay switch 11 is turned off. Therefore, the electric power output from converter 60 is supplied to the DC side of inverter 32.

コントローラ１００は、インバータ３２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン及びオフを切り替える。インバータ３２は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作により、コンバータ６０から入力される直流電力を交流電力に変換して、第２巻線５２に出力する。   The controller 100 switches the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 32 on and off. Inverter 32 converts the DC power input from converter 60 into AC power by switching operation of switching elements Q <b> 1 to Q <b> 6 and outputs the AC power to second winding 52.

第２巻線５２に電流が流れると、モータ５０がトランスとして作用し、第１巻線５１に誘導電流が流れる。第１巻線５１の誘導電流は、モータ５０からインバータ３１に流れる。   When a current flows through the second winding 52, the motor 50 acts as a transformer, and an induced current flows through the first winding 51. The induced current in the first winding 51 flows from the motor 50 to the inverter 31.

コントローラ１００は、インバータ３１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン及びオフを切り替える。インバータ３１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング動作により、モータ５０から入力される交流電力を直流電力に変換して、出力する。これにより、インバータ３１、３２及びモータ５０は、絶縁ＤＣＤＣコンバータとして作用する。   The controller 100 switches on and off the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 31. The inverter 31 converts the AC power input from the motor 50 into DC power and outputs it by the switching operation of the switching elements Q1 to Q6. Thereby, the inverters 31 and 32 and the motor 50 function as an insulated DCDC converter.

リレースイッチ１２のｂ接点が閉じ、リレースイッチ１１がオフになっている。そのため、インバータ３１から出力される直流電力は、バッテリ１に供給される。これにより、バッテリ１が充電される。   The b contact of the relay switch 12 is closed, and the relay switch 11 is turned off. Therefore, the DC power output from the inverter 31 is supplied to the battery 1. Thereby, the battery 1 is charged.

次に、バッテリ１の電力によるモータ５０の駆動制御について、図３を用いて説明する。図３は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動している場合の図１の回路の等価回路である。   Next, drive control of the motor 50 by the power of the battery 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit of the circuit of FIG. 1 when the motor 50 is driven by the power of the battery 1.

車両を走行可能な状態にするためのメインスイッチがオンになると、コントローラ１００は、リレースイッチ１１をオンにし、リレースイッチ１２、１３、６３、６４のａ接点を閉じる。   When the main switch for enabling the vehicle to travel is turned on, the controller 100 turns on the relay switch 11 and closes the a contacts of the relay switches 12, 13, 63, and 64.

リレースイッチ１１がオンになっており、リレースイッチ１２のｂ接点が開くことで、バッテリ１からコンバータ６０に電流が流れる。   When the relay switch 11 is turned on and the contact b of the relay switch 12 is opened, a current flows from the battery 1 to the converter 60.

コントローラ１００は、スイッチング素子Ｑ７を常時オンに、スイッチング素子Ｑ８を常時オフにする。バッテリ１の電流は、スイッチング素子Ｑ７を導通して、平滑リアクトル６２に流れる。   The controller 100 always turns on the switching element Q7 and always turns off the switching element Q8. The current of the battery 1 is conducted through the switching element Q7 and flows to the smoothing reactor 62.

リレースイッチ６３のａ接点が閉じられ、リレースイッチ６４のａ接点が閉じられている。またリレースイッチ１２、１３のａ接点が閉じられている。スイッチング素子Ｑ７を流れた電流は、平滑リアクトル６２の一方のコイルから、リレースイッチ６３、６４のａ接点間に流れ、平滑リアクトル６２の他方のコイルからスイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０の接続点に流れる。   The contact a of the relay switch 63 is closed, and the contact a of the relay switch 64 is closed. The a contacts of the relay switches 12 and 13 are closed. The current flowing through the switching element Q7 flows from one coil of the smoothing reactor 62 between the contacts a of the relay switches 63 and 64, and flows from the other coil of the smoothing reactor 62 to the connection point of the switching elements Q9 and Q10.

スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０の接続点を流れる電流に対して、フルブリッジ回路の右側のアーム回路、リレースイッチ６４のａ接点、リレースイッチ１３のａ接点及びインバータ３２の平滑コンデンサ３２１を有する閉回路が形成される。また、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０の接続点を流れる電流に対して、フルブリッジ回路の右側のアーム回路、リレースイッチ６４のａ接点、リレースイッチ１２のａ接点及びインバータ３１の平滑コンデンサ３１１を有する閉回路が形成される。   For the current flowing through the connection point of the switching elements Q9 and Q10, a closed circuit having an arm circuit on the right side of the full bridge circuit, an a contact of the relay switch 64, an a contact of the relay switch 13, and a smoothing capacitor 321 of the inverter 32 is formed. Is done. Further, with respect to the current flowing through the connection point of the switching elements Q9 and Q10, a closed circuit having the arm circuit on the right side of the full bridge circuit, the a contact of the relay switch 64, the a contact of the relay switch 12, and the smoothing capacitor 311 of the inverter 31. Is formed.

そして、コントローラ１００は、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０のオン及びオフを交互に切り替える。そのため、平滑リアクトル６２のコイル、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０のスイッチング動作、及び平滑コンデンサ３１１、３２１により昇圧チョッパ回路が構成され、上記の閉回路が昇圧動作を行う。これにより、コンバータ６０は、バッテリ１の電圧を昇圧して、インバータ３１、３２に電力を出力する。   Controller 100 alternately switches on and off switching elements Q9 and Q10. Therefore, the step-up chopper circuit is configured by the coil of the smoothing reactor 62, the switching operation of the switching elements Q9 and Q10, and the smoothing capacitors 311 and 321, and the above closed circuit performs the step-up operation. Thereby, converter 60 boosts the voltage of battery 1 and outputs power to inverters 31 and 32.

また、コントローラ１００は、電圧センサ２の電圧に応じて、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０のスイッチング動作のデューティ比を調整することにより、昇圧比を設定する。   Further, the controller 100 sets the boost ratio by adjusting the duty ratio of the switching operation of the switching elements Q9 and Q10 according to the voltage of the voltage sensor 2.

コントローラ１００は、コンバータ６０からインバータ３１、３２に入力される電力に対して、モータ５から要求トルクを出力させるように、インバータ３１、３２のＰＷＭ制御を行う。   The controller 100 performs PWM control of the inverters 31 and 32 so that the required torque is output from the motor 5 with respect to the electric power input from the converter 60 to the inverters 31 and 32.

コントローラ１００は、図示しない運転者によって操作されるアクセルの開度を検出するアクセルセンサの検出値等の車両情報に基づくトルク指令値、電圧センサ２１、２２の検出電圧、及び、モータ５の回転速度を検出するセンサ（図示しない）の検出値から電流指令値を算出する。そして、コントローラ１００は、電流センサ（図示しない）からの信号を読み込み、相電流の検出値を電流指令値と一致させる指令値を算出し、当該指令値からインバータ３１、３２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を駆動させるＰＷＭ信号を生成して、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に出力する。これにより、インバータ３１、３２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６において、スイッチング動作が行われバッテリ１の電力でモータ５０が駆動する。   The controller 100 includes a torque command value based on vehicle information such as a detected value of an accelerator sensor that detects an accelerator opening operated by a driver (not shown), detected voltages of the voltage sensors 21 and 22, and a rotational speed of the motor 5. A current command value is calculated from a detection value of a sensor (not shown) that detects Then, the controller 100 reads a signal from a current sensor (not shown), calculates a command value for matching the detected value of the phase current with the current command value, and switches the switching elements Q1 to Q6 of the inverters 31 and 32 from the command value. Is generated and output to each of the switching elements Q1 to Q6. Thereby, in each switching element Q1-Q6 of the inverters 31 and 32, a switching operation is performed and the motor 50 is driven by the electric power of the battery 1.

上記のように、本例は、多重巻線を有するモータ５０の第１巻線５１にインバータ３１を、第２巻線５２にインバータ３２を接続し、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動させる場合には、コンバータ６０を用いてバッテリ１の電圧を昇圧して、コンバータ６０からインバータ３１、３２に電力を出力させ、交流電源５０を用いてインバータ３１からの出力電力でバッテリ１を充電する場合には、コンバータ６０を用いて交流電源８から供給される電力を平滑して、コンバータ６０からインバータ３２に電力を出力する。   As described above, in this example, the inverter 31 is connected to the first winding 51 and the inverter 32 is connected to the second winding 52 of the motor 50 having multiple windings, and the motor 50 is driven by the power of the battery 1. In the case where the voltage of the battery 1 is boosted using the converter 60, power is output from the converter 60 to the inverters 31 and 32, and the battery 1 is charged with the output power from the inverter 31 using the AC power supply 50. Uses the converter 60 to smooth the power supplied from the AC power supply 8 and outputs the power from the converter 60 to the inverter 32.

これにより、交流電源８を用いてバッテリ１を充電する場合には、モータ５０及びインバータ３１、３２が絶縁型ＤＣＤＣコンバータとして動作するため、絶縁性を高めることができ、絶縁性を確保するための重量の増加及び高コスト化を防ぐことができる。   Thereby, when charging the battery 1 using the alternating current power supply 8, since the motor 50 and the inverters 31 and 32 operate as an insulation type DCDC converter, the insulation can be enhanced and the insulation can be ensured. Increase in weight and cost can be prevented.

ところで、本例とは異なり、バッテリ１と交流電源８が直流的に絶縁されていない場合には、バッテリ１、インバータ３１、３２、モータ５０及びコンバータ６０を含んだ電動駆動要素と、これら電動駆動要素を収容する筐体との間で、絶縁性を強化した設計が必要となる。そして、車両用のバッテリ１は高出力であって、さらに絶縁性を確保するには、バッテリ１のサイズが大きくなってしまう、という問題もある。   By the way, unlike this example, when the battery 1 and the AC power supply 8 are not galvanically isolated, the electric drive elements including the battery 1, the inverters 31, 32, the motor 50, and the converter 60, and these electric drives A design with enhanced insulation is required between the housing for housing the elements. The vehicle battery 1 has a high output, and there is also a problem that the size of the battery 1 becomes large in order to ensure further insulation.

しかしながら、本例は、上記のように、絶縁性の高いシステムであるため、バッテリ１を基礎絶縁相当の設計とすることができ、その結果として、バッテリ１のサイズを小さくすることができる。   However, since this example is a highly insulating system as described above, the battery 1 can be designed to be equivalent to basic insulation, and as a result, the size of the battery 1 can be reduced.

また、本例において、コンバータ６０は、スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１０とダイオードＤ７〜Ｄ１０との並列回路を複数接続したフルブリッジ回路を有している。これにより、コンバータ６０に対して付加回路を設けることなく、交流電源８からインバータ３２に電力を供給することができる。その結果として、コンバータ６０の設計コストを抑制することができる。   In this example, converter 60 has a full bridge circuit in which a plurality of parallel circuits of switching elements Q7 to Q10 and diodes D7 to D10 are connected. Thereby, electric power can be supplied from AC power supply 8 to inverter 32 without providing an additional circuit for converter 60. As a result, the design cost of the converter 60 can be suppressed.

なお、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動する場合に、コントローラ１００は、スイッチング素子Ｑ９のオン及びオフを切り替えたが、スイッチング素子Ｑ９を常時オフとして、ダイオードＤ９を用いて昇圧動作を行ってもよい。   Note that, when the motor 50 is driven by the power of the battery 1, the controller 100 switches the switching element Q9 on and off. However, even if the switching element Q9 is always turned off and the diode D9 is used to perform the boosting operation. Good.

また、本例は、平滑コンデンサ３１１、３２１を、コンバータ６０の昇圧チョッパ回路の一部として用いたが、コンバータ６０のインバータ３１、３２への出力側に、昇圧チョッパ回路用のコンデンサを別途、接続してもよい。   In this example, the smoothing capacitors 311 and 321 are used as a part of the boost chopper circuit of the converter 60. However, a capacitor for the boost chopper circuit is separately connected to the output side of the converter 60 to the inverters 31 and 32. May be.

上記のインバータ３１が本発明の「第１インバータ」に相当し、インバータ３２が本発明の「第２インバータ」に相当し、コンバータ６０が本発明の「回路部」に相当し、コントローラ１００が本発明の「制御部」に相当する。   The inverter 31 corresponds to the “first inverter” of the present invention, the inverter 32 corresponds to the “second inverter” of the present invention, the converter 60 corresponds to the “circuit unit” of the present invention, and the controller 100 corresponds to the present invention. It corresponds to the “control unit” of the invention.

《第２実施形態》
図４は、本発明の他の実施形態に係る充電装置を含む充電システムのブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、リレースイッチ１２、１３の構成、リレースイッチ１４、及び回転数センサ９を追加した点、コントローラ１００の一部の制御が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。 << Second Embodiment >>
FIG. 4 is a block diagram of a charging system including a charging device according to another embodiment of the present invention. In this example, the configuration of the relay switches 12 and 13, the relay switch 14, and the rotation speed sensor 9 are added to the first embodiment described above, and part of the control of the controller 100 is different. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate.

本例の充電システムは、第１実施形態に係る充電システムに対して、回転数センサ９及びリレースイッチ１４をさらに備える。回転数センサ９はモータ５０の回転数を検出するレゾルバ等のセンサである。そして、コントローラ１００は、回転数センサ９の検出値に基づいて、リレースイッチ１２〜１４を制御する。   The charging system of this example further includes a rotation speed sensor 9 and a relay switch 14 with respect to the charging system according to the first embodiment. The rotation speed sensor 9 is a sensor such as a resolver that detects the rotation speed of the motor 50. Then, the controller 100 controls the relay switches 12 to 14 based on the detection value of the rotation speed sensor 9.

リレースイッチ１２は、スイッチ１２１とスイッチ１２２を有している。スイッチ１２１は、バッテリ１とインバータ３１とを接続する電源線Ｐに設けられている。スイッチ１２２は、コンバータ６０とインバータ３１との間を接続する高電位側の配線に設けられている。リレースイッチ１２は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動させる際に、バッテリ１からインバータ３１への電流経路の導通、遮断と、コンバータ６０からインバータ３１への電流経路の導通、遮断をそれぞれ切り替えるスイッチである。   The relay switch 12 includes a switch 121 and a switch 122. The switch 121 is provided on the power supply line P that connects the battery 1 and the inverter 31. The switch 122 is provided on a high-potential-side wiring that connects the converter 60 and the inverter 31. The relay switch 12 switches the current path from the battery 1 to the inverter 31 and the current path from the battery 1 to the inverter 31 and the current path from the converter 60 to the inverter 31 when the motor 50 is driven by the power of the battery 1. It is.

リレースイッチ１３は、スイッチ１３１とスイッチ１３２を有している。スイッチ１３１は、コンバータ６０とインバータ３１、３２とを接続する配線に設けられ、スイッチ１３２は、コンバータ６０とインバータ３２とを接続する配線に設けられている。リレースイッチ１３は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動させる際に、バッテリ１からインバータ３２への電流経路の導通、遮断と、コンバータ６０からインバータ３２への電流経路の導通、遮断をそれぞれ切り替えるスイッチである。   The relay switch 13 includes a switch 131 and a switch 132. The switch 131 is provided on a wiring connecting the converter 60 and the inverters 31 and 32, and the switch 132 is provided on a wiring connecting the converter 60 and the inverter 32. The relay switch 13 is a switch that switches between conduction and interruption of the current path from the battery 1 to the inverter 32 and conduction and interruption of the current path from the converter 60 to the inverter 32 when the motor 50 is driven by the power of the battery 1. It is.

リレースイッチ１４は、バッテリ１とインバータ３２とを接続する電源線Ｎに設けられている。リレースイッチ１４は、バッテリ１からインバータ３２への電流経路の導通、遮断を切り替えるスイッチである。また、リレースイッチ１４は、交流電源８の電力によりバッテリ１を充電する際に、コンバータ６０からインバータ３１及びバッテリ１への電流経路を遮断するスイッチである。   The relay switch 14 is provided on the power supply line N that connects the battery 1 and the inverter 32. The relay switch 14 is a switch that switches between conduction and interruption of a current path from the battery 1 to the inverter 32. The relay switch 14 is a switch that cuts off a current path from the converter 60 to the inverter 31 and the battery 1 when the battery 1 is charged with the electric power of the AC power supply 8.

次に、コントローラ１００の制御を説明する。まず交流電源８の電力によるバッテリ１の充電制御について、図４を用いて説明する。   Next, control of the controller 100 will be described. First, charging control of the battery 1 by the power of the AC power supply 8 will be described with reference to FIG.

コントローラ１００は、リレースイッチ１１をオフにし、リレースイッチ１２のスイッチ１２１をオンにスイッチ１２２をオフにし、リレースイッチ１３のスイッチ１３１をオフにスイッチ１３２をオンにし、スイッチ１４をオフにし、リレースイッチ６３、６４のｂ接点を閉じる。これにより、交流電源８から、コンバータ８、インバータ３２、モータ５０、インバータ３１及びバッテリ１の順で、電力を流す経路が形成される。バッテリ１の充電時のインバータ３１、３２及びコンバータ６０の制御は、第１実施形態に係るコントローラ１００の制御と同様であるため、説明を省略する。   The controller 100 turns off the relay switch 11, turns on the switch 121 of the relay switch 12, turns off the switch 122, turns off the switch 131 of the relay switch 13, turns on the switch 132, turns off the switch 14, and turns off the relay switch 63. , 64 b contacts are closed. As a result, a path for flowing power from the AC power supply 8 in the order of the converter 8, the inverter 32, the motor 50, the inverter 31, and the battery 1 is formed. Since the control of the inverters 31 and 32 and the converter 60 during charging of the battery 1 is the same as the control of the controller 100 according to the first embodiment, the description thereof is omitted.

次に、バッテリ１の電力によるモータ５０の駆動制御について、図５〜８を用いて説明する。図５は、バッテリ１の電圧に対するリレースイッチの接続状態とコンバータ６０の動作状態の関係を説明するための図である。図６〜８は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動している場合の図４の回路の等価回路である。   Next, drive control of the motor 50 by the power of the battery 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the connection state of the relay switch and the operation state of converter 60 with respect to the voltage of battery 1. 6 to 8 are equivalent circuits of the circuit of FIG. 4 when the motor 50 is driven by the power of the battery 1.

コントローラ１００は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動させる場合には、リレースイッチ１２のスイッチ１２２、リレースイッチ１３のスイッチ１３１、及びリレースイッチ１４を常時オンにする。また、コントローラ１００は、電圧センサ２の検出電圧に応じて、リレースイッチ１１のオンとオフ、スイッチ１２１のオンとオフ、スイッチ１３２のオンとオフをそれぞれ切り替え、リレースイッチ６３、６４のａ接点及びｂ接点の開閉をそれぞれ切り替える。   When driving the motor 50 with the power of the battery 1, the controller 100 always turns on the switch 122 of the relay switch 12, the switch 131 of the relay switch 13, and the relay switch 14. Further, the controller 100 switches the relay switch 11 on and off, the switch 121 on and off, and the switch 132 on and off according to the detection voltage of the voltage sensor 2 respectively. Switch the opening and closing of b contacts.

コントローラ１００には、コンバータ６０の動作状態を設定するための規定値Ａがバッテリ電圧に応じて設定され、また規定値Ｂがモータ回転数に応じて設定されている。コントローラ１００は、電圧センサ２の検出電圧と規定値Ａとを比較することで、バッテリ１の電圧に応じて、コンバータ６０の動作を設定している。また、コントローラ１００は、回転数センサ２の検出回転数と規定値Ｂとを比較することで、モータ５０の回転数に応じて、コンバータ６０の動作を設定している。   In the controller 100, a specified value A for setting the operating state of the converter 60 is set according to the battery voltage, and a specified value B is set according to the motor speed. The controller 100 sets the operation of the converter 60 according to the voltage of the battery 1 by comparing the detection voltage of the voltage sensor 2 with the specified value A. Further, the controller 100 sets the operation of the converter 60 in accordance with the rotational speed of the motor 50 by comparing the rotational speed detected by the rotational speed sensor 2 with the specified value B.

図５において、バッテリ電圧の「高」は、電圧センサ２の検出電圧が規定値Ａ以上である場合を示し、バッテリ電圧の「低」は、電圧センサ２の検出電圧が規定値Ａ未満である場合を示す。また、モータ回転数の「高」は、回転数センサ９の検出回転数が規定値Ｂ以上である場合を示し、モータ回転数の「低」は、回転数センサ９の検出回転数が規定値Ｂ未満である場合を示す。   In FIG. 5, “high” of the battery voltage indicates a case where the detected voltage of the voltage sensor 2 is equal to or higher than the specified value A, and “low” of the battery voltage indicates that the detected voltage of the voltage sensor 2 is less than the specified value A. Show the case. “High” of the motor speed indicates that the detected speed of the speed sensor 9 is equal to or greater than the specified value B, and “low” of the motor speed indicates that the detected speed of the speed sensor 9 is the specified value. The case where it is less than B is shown.

図５に示すように、バッテリ１の電圧が規定値Ａ未満である場合には、コントローラ１００は、コンバータ６０を動作させず、バッテリ１の電力がコンバータ６０を介することなく、直接、インバータ３１、３２に入力されるように、リレースイッチ１１〜１３、６３、６４を制御する。このときのリレースイッチ１１〜１３、６３、６４の状態は図６に示されている。   As shown in FIG. 5, when the voltage of the battery 1 is less than the specified value A, the controller 100 does not operate the converter 60, and the power of the battery 1 directly passes through the inverter 31 without passing through the converter 60. The relay switches 11 to 13, 63 and 64 are controlled so as to be input to the terminal 32. The states of the relay switches 11 to 13, 63 and 64 at this time are shown in FIG.

コントローラ１００は、リレースイッチ１１をオフにし、スイッチ１２１をオンにし、スイッチ１３２をオフにし、リレースイッチ６３、６４のａ接点およびｂ接点を開いた状態にする。バッテリ１の電流は、スイッチ１２１を介してインバータ３１の直流側に流れ、スイッチ１２１、１２２、１３１を介してバッテリ３２の直流側に流れる。   The controller 100 turns off the relay switch 11, turns on the switch 121, turns off the switch 132, and opens the contacts a and b of the relay switches 63 and 64. The current of the battery 1 flows to the DC side of the inverter 31 via the switch 121 and flows to the DC side of the battery 32 via the switches 121, 122, 131.

リレースイッチ６３、６４のａ接点およびｂ接点を開いた状態になっているため、コンバータ６０は動作しない。   Since the contacts a and b of relay switches 63 and 64 are open, converter 60 does not operate.

バッテリ１の電圧が規定値Ａ未満である場合には、バッテリ１の過放電を防ぐために、モータ５０の回転数によらずに、コンバータ６０を動作させずに、バッテリ１の電圧を直接、インバータ３１、３２に入力することで、インバータ３１、３２の直流側に、電圧を入力することができる。そのため、コントローラ１００は、バッテリ１の電圧を、コンバータ６０を介さず、インバータ３１、３２に入力させている。   When the voltage of the battery 1 is less than the specified value A, the voltage of the battery 1 is directly connected to the inverter without operating the converter 60 regardless of the rotation speed of the motor 50 in order to prevent overdischarge of the battery 1. By inputting to 31 and 32, a voltage can be input to the DC side of the inverters 31 and 32. For this reason, the controller 100 inputs the voltage of the battery 1 to the inverters 31 and 32 without passing through the converter 60.

これにより、本例は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動中において、バッテリ１の電流がコンバータ６０に流れる時間を短くすることができ、コンバータ６０における損失を低減させることができる。   Thus, in this example, while the motor 50 is being driven by the power of the battery 1, the time during which the current of the battery 1 flows to the converter 60 can be shortened, and the loss in the converter 60 can be reduced.

図５に示すように、バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上であり、かつ、モータ５０の回転数が規定値Ｂ未満である場合には、コントローラ１００は、昇圧比を１にしてコンバータ６０を動作させて、バッテリ１の電力がコンバータ６０を介してインバータ３１、３２に入力されるよう、リレースイッチ１１〜１３、６３、６４を制御する。このときのリレースイッチ１１〜１３、６３、６４の状態は図７に示されている。   As shown in FIG. 5, when the voltage of the battery 1 is equal to or higher than the specified value A and the rotation speed of the motor 50 is less than the specified value B, the controller 100 sets the step-up ratio to 1 and turns the converter 60 on. The relay switches 11 to 13, 63, and 64 are controlled so that the power of the battery 1 is input to the inverters 31 and 32 through the converter 60. The states of the relay switches 11 to 13, 63 and 64 at this time are shown in FIG.

コントローラ１００は、リレースイッチ１１をオンにし、スイッチ１２１をオンにし、スイッチ１３２をオンにし、リレースイッチ６３、６４のａ接点を閉じた状態にする。バッテリ１の電流は、スイッチ１２１を介してインバータ３１の直流側に流れ、スイッチ１２１、１２２、１３１及びスイッチ１１、１３２を介してインバータ３２の直流側に流れる。またバッテリ１の電流は、リレースイッチ１１を介してコンバータ６０に流れる。   The controller 100 turns on the relay switch 11, turns on the switch 121, turns on the switch 132, and closes the contacts a of the relay switches 63 and 64. The current of the battery 1 flows to the DC side of the inverter 31 through the switch 121, and flows to the DC side of the inverter 32 through the switches 121, 122, 131 and the switches 11, 132. Further, the current of the battery 1 flows to the converter 60 via the relay switch 11.

リレースイッチ６３、６４のａ接点を閉じた状態になっているため、コンバータ６０は昇圧回路として動作する。このとき、コントローラ１００は、コンバータ６０の入力電圧とコンバータ６０の出力電圧が同じになるように、スイッチング素子Ｑ９及びスイッチＱ１０のスイッチング動作を行う。そして、コンバータ６０からの出力電流は、リレースイッチ６３の接点ａ及びスイッチ１２２を介してインバータ３１に流れ、リレースイッチ６３の接点ａ及びスイッチ１３１を介してインバータ３２に流れる。   Since the contact a of relay switches 63 and 64 is closed, converter 60 operates as a booster circuit. At this time, the controller 100 performs the switching operation of the switching element Q9 and the switch Q10 so that the input voltage of the converter 60 and the output voltage of the converter 60 are the same. The output current from the converter 60 flows to the inverter 31 via the contact a of the relay switch 63 and the switch 122, and flows to the inverter 32 via the contact a of the relay switch 63 and the switch 131.

バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上であり、かつ、モータ５０の回転数が規定値Ｂ未満である場合には、モータ回転数が規定値Ｂ以上に高くなる前に、コンバータ６０を動作させることで、モータ回転数が規定値Ｂ以上になった時に、迅速に、バッテリ１の電圧を昇圧させることできる。   When the voltage of the battery 1 is not less than the specified value A and the rotation speed of the motor 50 is less than the specified value B, the converter 60 is operated before the motor rotation speed becomes higher than the specified value B. Thus, when the motor rotation speed becomes equal to or higher than the specified value B, the voltage of the battery 1 can be quickly boosted.

そして、コンバータ６０の入力側には、平滑コンデンサ６１が接続されている。コンバータ６０の動作時に、平滑コンデンサ６１は電流の遅れ要素となる。そのため、コンバータ１０４の昇圧回路である昇圧チョッパ回路は、昇圧動作を開始して直ぐに昇圧することはなく、昇圧動作の開始から所望の電圧に昇圧するまでに時間を要する。そこで、コントローラ１００は、モータ５０の駆動中、バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上になったときに、コンバータ６０の昇圧動作を開始する。また、モータ５０の回転数が規定値Ｂより低い場合には、バッテリ１の消費電力を抑えるために、コントローラ１００は、昇圧比を１にしてコンバータを動作させる。   A smoothing capacitor 61 is connected to the input side of the converter 60. During the operation of the converter 60, the smoothing capacitor 61 becomes a current delay element. Therefore, the boost chopper circuit that is the booster circuit of converter 104 does not boost immediately after the boost operation is started, and it takes time from the start of the boost operation to the desired voltage. Therefore, the controller 100 starts the boosting operation of the converter 60 when the voltage of the battery 1 becomes equal to or higher than the specified value A during driving of the motor 50. When the rotation speed of the motor 50 is lower than the specified value B, the controller 100 operates the converter with a step-up ratio of 1 in order to suppress the power consumption of the battery 1.

図５に示すように、バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上であり、かつ、モータ５０の回転数が規定値Ｂ以上である場合には、コントローラ１００は、昇圧比を１より高くしてコンバータ６０を動作させて、バッテリ１の電力がコンバータ６０を介してインバータ３１、３２に入力されるよう、リレースイッチ１１〜１３、６３、６４を制御する。このときのリレースイッチ１１〜１３、６３、６４の状態は図８に示されている。   As shown in FIG. 5, when the voltage of the battery 1 is equal to or higher than the specified value A and the rotation speed of the motor 50 is equal to or higher than the specified value B, the controller 100 increases the boost ratio to 1 and converts the converter 60, the relay switches 11 to 13, 63, and 64 are controlled so that the electric power of the battery 1 is input to the inverters 31 and 32 via the converter 60. The states of the relay switches 11 to 13, 63 and 64 at this time are shown in FIG.

コントローラ１００は、リレースイッチ１１をオンにし、スイッチ１２１をオフにし、スイッチ１３２をオフにし、リレースイッチ６３、６４のａ接点を閉じた状態にする。バッテリ１の電流は、リレースイッチ１１を介してコンバータ６０に流れる。一方、バッテリ１の電流は、リレースイッチ１２を介してインバータ３１に流れず、リレースイッチ１２、１３を介してインバータ３２に流れない。   The controller 100 turns on the relay switch 11, turns off the switch 121, turns off the switch 132, and closes the contacts a of the relay switches 63 and 64. The current of the battery 1 flows to the converter 60 via the relay switch 11. On the other hand, the current of the battery 1 does not flow to the inverter 31 via the relay switch 12 and does not flow to the inverter 32 via the relay switches 12 and 13.

コントローラ１００は、コンバータ６０への入力電圧に対してコンバータ６０の出力電圧を、少なくとも１より大きい昇圧比で、昇圧させるように、スイッチング素子Ｑ９及びスイッチＱ１０のスイッチング動作を行う。そして、コンバータ６０からの出力電流は、リレースイッチ６３の接点ａ及びスイッチ１２２を介してインバータ３１に流れ、リレースイッチ６３の接点ａ及びスイッチ１３１を介してインバータ３２に流れる。   The controller 100 performs the switching operation of the switching element Q9 and the switch Q10 so as to boost the output voltage of the converter 60 with respect to the input voltage to the converter 60 at a boost ratio larger than at least 1. The output current from the converter 60 flows to the inverter 31 via the contact a of the relay switch 63 and the switch 122, and flows to the inverter 32 via the contact a of the relay switch 63 and the switch 131.

モータ回転数が規定値Ｂ以上である場合には、誘起電圧により相対的にバッテリの電圧が低くなる。そのため、バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上であって、かつ、モータ回転数が規定値Ｂ以上である場合には、コントローラ１００はコンバータ６０を昇圧動作させて、バッテリ１の電圧を昇圧して、インバータ３１、３２に入力する。また、バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上であれば、コンバータ６０の昇圧回路は既に動作している。そのため、コントローラ１００は、高い応答性でコンバータ６０を動作させて、１より高い昇圧比にすることができる。   When the motor speed is equal to or greater than the specified value B, the battery voltage is relatively lowered by the induced voltage. Therefore, when the voltage of the battery 1 is equal to or higher than the specified value A and the motor rotation speed is equal to or higher than the specified value B, the controller 100 boosts the voltage of the battery 1 by boosting the converter 60. , Input to the inverters 31 and 32. On the other hand, if the voltage of battery 1 is equal to or higher than the prescribed value A, the booster circuit of converter 60 is already operating. Therefore, the controller 100 can operate the converter 60 with high responsiveness to obtain a step-up ratio higher than 1.

上記のように、本例は、バッテリ１の電圧が規定値Ａより高い場合に、コンバータ６０を用いてバッテリ１の電圧を昇圧している。これにより、インバータ３１、３２への入力電圧の低下を抑制することができる。その結果として、インバータ３１、３２に共有する電圧が安定化し、バッテリ１の充電容量が低下した場合でも、走行性能の低減を抑制することができる。   As described above, in this example, when the voltage of the battery 1 is higher than the specified value A, the voltage of the battery 1 is boosted using the converter 60. Thereby, the fall of the input voltage to the inverters 31 and 32 can be suppressed. As a result, even when the voltage shared by the inverters 31 and 32 is stabilized and the charge capacity of the battery 1 is reduced, it is possible to suppress a reduction in running performance.

また、本例は、バッテリ１の電圧が規定値Ａより高く、かつ、モータ５０の回転数が規定値Ｂより高い場合には、コンバータ６０を用いてバッテリの電圧を昇圧し、バッテリ１の電圧が規定値Ａより高く、かつ、モータ５０の回転数が規定値Ｂより低い場合には、コンバータ６０を昇圧比１で動作させる。これにより、コンバータ６０への電流の導通時間を短くすることができるため、コンバータ６０で生じる損失を抑えることができる。また、モータ５０の状態に応じて、コンバータ６０を動作させることができる。   Further, in this example, when the voltage of the battery 1 is higher than the specified value A and the rotation speed of the motor 50 is higher than the specified value B, the voltage of the battery 1 is boosted using the converter 60. Is higher than the specified value A and the rotational speed of the motor 50 is lower than the specified value B, the converter 60 is operated at the step-up ratio 1. As a result, the current conduction time to the converter 60 can be shortened, so that loss generated in the converter 60 can be suppressed. Further, converter 60 can be operated in accordance with the state of motor 50.

なお、本例は、バッテリ１の電圧条件を省いて、モータ回転数が規定値Ｂより高い場合に、コンバータを用いて、昇圧比１以上でバッテリの電圧を昇圧させて、モータ回転数が規定値Ｂより低い場合に、コンバータ６０への電流の通電を止めるように、リレースイッチ１１、コンバータ６０等を制御してもよい。これにより、インバータ３１、３２に供給する電圧が安定し、バッテリ１の充電容量が低下した場合でも、走行性能の低減を抑制することができる。   In this example, when the voltage condition of the battery 1 is omitted and the motor speed is higher than the specified value B, the voltage of the battery is boosted at a boost ratio of 1 or more using a converter, and the motor speed is specified. When the value is lower than the value B, the relay switch 11, the converter 60, and the like may be controlled so that the current supply to the converter 60 is stopped. Thereby, even when the voltage supplied to the inverters 31 and 32 is stabilized and the charge capacity of the battery 1 is reduced, it is possible to suppress the reduction in running performance.

上記の規定値Ａが本発明の「電圧閾値」に相当し、規定値Ｂが本発明の「回転数閾値」に相当する。   The specified value A corresponds to the “voltage threshold” of the present invention, and the specified value B corresponds to the “rotation speed threshold” of the present invention.

《第３実施形態》
図９は、本発明の他の実施形態に係る充電装置を含む充電システムのブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、リレースイッチ１２を設けていない点、コンバータ６０とインバータ３１との間を配線で接続していない点、及びリレースイッチ１３の構成が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。 << Third Embodiment >>
FIG. 9 is a block diagram of a charging system including a charging device according to another embodiment of the present invention. This example differs from the first embodiment described above in that the relay switch 12 is not provided, the converter 60 and the inverter 31 are not connected by wiring, and the configuration of the relay switch 13 is different. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate.

第１実施形態では、配線がコンバータ６０の出力側から分岐して、インバータ３１及びインバータ３２の直流側に接続していたが、本例では、コンバータ６０の出力側から出る配線は、分岐することなく、インバータ３２の直流側のみに接続され、インバータ３１には接続されていない。   In the first embodiment, the wiring is branched from the output side of the converter 60 and connected to the DC side of the inverter 31 and the inverter 32. However, in this example, the wiring coming out from the output side of the converter 60 is branched. In other words, it is connected only to the DC side of the inverter 32 and is not connected to the inverter 31.

リレースイッチ１３は、スイッチ１３１とスイッチ１３２を有している。スイッチ１３１は、コンバータ６０とインバータ３２とを接続する配線に設けられ、スイッチ１３２は、リレースイッチ６４のｂ接点からインバータ３２の高電位側に接続される配線に設けられている。リレースイッチ１３は、リレースイッチ６３、６４の切り替えと対応して切り替わるスイッチである。そして、リレースイッチ１３は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動させる際に、昇圧回路として動作したコンバータ６０の出力電流をインバータ３２の直流側に入力させる電流経路と、交流電源８の電力でバッテリ１を充電する際に、力率改善回路として動作したコンバータ６０の出力電流をインバータ３２の直流側に入力させる電流経路とを切り替える。   The relay switch 13 includes a switch 131 and a switch 132. The switch 131 is provided in a wiring that connects the converter 60 and the inverter 32, and the switch 132 is provided in a wiring that is connected from the contact b of the relay switch 64 to the high potential side of the inverter 32. The relay switch 13 is a switch that switches in correspondence with the switching of the relay switches 63 and 64. When the relay switch 13 drives the motor 50 with the electric power of the battery 1, the relay switch 13 inputs the output current of the converter 60 operating as a booster circuit to the DC side of the inverter 32, and the battery with the electric power of the AC power supply 8. When charging 1, the current path for switching the output current of the converter 60 operating as a power factor correction circuit to the DC side of the inverter 32 is switched.

次に、コントローラ１００の制御を説明する。まず交流電源８の電力によるバッテリ１の充電制御について、図１０を用いて説明する。図１０は、交流電源８を用いて、バッテリ１を充電している場合の図９の等価回路である。   Next, control of the controller 100 will be described. First, charging control of the battery 1 by the power of the AC power supply 8 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an equivalent circuit of FIG. 9 when the battery 1 is charged using the AC power supply 8.

コントローラ１００は、リレースイッチ１１をオフにし、リレースイッチ１３のスイッチ１３１をオフにスイッチ１３２をオンにし、リレースイッチ６３、６４のｂ接点を閉じる。交流電源８から供給される電力は、コンバータ６０で整流されて、インバータ３１の直流側のみに、出力される。インバータ３１からバッテリ１までの電力フローは、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。これにより、バッテリ１が、交流電源８の電力で充電される。   The controller 100 turns off the relay switch 11, turns off the switch 131 of the relay switch 13, turns on the switch 132, and closes the b contacts of the relay switches 63 and 64. The electric power supplied from the AC power supply 8 is rectified by the converter 60 and output only to the DC side of the inverter 31. Since the power flow from the inverter 31 to the battery 1 is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted. Thereby, the battery 1 is charged with the power of the AC power supply 8.

次に、バッテリ１の電力によるモータ５０の駆動制御について、図１１を用いて説明する。図１１は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動している場合の図９の回路の等価回路である。   Next, drive control of the motor 50 by the power of the battery 1 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an equivalent circuit of the circuit of FIG. 9 when the motor 50 is driven by the power of the battery 1.

コントローラ１００は、リレースイッチ１１をオンにし、リレースイッチ１３のスイッチ１３１をオンにスイッチ１３２をオフにし、リレースイッチ６３、６４のａ接点を閉じる。バッテリ１の電力は、インバータ３１の直流側に出力される。また、バッテリ１の電力は、リレースイッチ１１を介してコンバータ６０に出力される。コンバータ６０に入力された電力は、コンバータ６０で昇圧されて、リレースイッチ１３を介して、インバータ３２のみに出力される。インバータ３１、３２からモータ５０までの電力フローは、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。これにより、モータ５０が、バッテリ１の電力で駆動する。   The controller 100 turns on the relay switch 11, turns on the switch 131 of the relay switch 13, turns off the switch 132, and closes the contacts a of the relay switches 63 and 64. The electric power of the battery 1 is output to the direct current side of the inverter 31. Further, the electric power of the battery 1 is output to the converter 60 via the relay switch 11. The electric power input to the converter 60 is boosted by the converter 60 and output only to the inverter 32 via the relay switch 13. Since the power flow from the inverters 31 and 32 to the motor 50 is the same as that in the first embodiment, description thereof is omitted. Thereby, the motor 50 is driven by the power of the battery 1.

上記のように、本例は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動させる場合には、コンバータ６０からインバータ３２のみに電力を出力する。これにより、コンバータ６０からの出力容量（出力最大容量）が、インバータ３１及びインバータ３２に出力する場合の出力容量と比較して低減するため、コンバータ６０の回路素子の耐圧等を抑制することができ、その結果として、コンバータ６０のコストを抑制することができる。   As described above, in this example, when the motor 50 is driven by the electric power of the battery 1, electric power is output from the converter 60 only to the inverter 32. As a result, the output capacity (maximum output capacity) from the converter 60 is reduced as compared with the output capacity when output to the inverter 31 and the inverter 32, so that the breakdown voltage of the circuit elements of the converter 60 can be suppressed. As a result, the cost of the converter 60 can be suppressed.

《第４実施形態》
図１２は、本発明の他の実施形態に係る充電装置を含む充電システムのブロック図である。本例では上述した第２実施形態に対して、コントローラ１００の一部の制御が異なる。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであり、第１〜第３の実施形態の記載を適宜、援用する。 << 4th Embodiment >>
FIG. 12 is a block diagram of a charging system including a charging device according to another embodiment of the present invention. In this example, part of control of the controller 100 is different from the second embodiment described above. Other configurations are the same as those of the second embodiment described above, and the descriptions of the first to third embodiments are incorporated as appropriate.

コントローラ１００は、バッテリ１の電圧及びモータ５０の回転数に応じて、リレースイッチ１１等を以下のように制御する。   The controller 100 controls the relay switch 11 and the like as follows according to the voltage of the battery 1 and the rotation speed of the motor 50.

バッテリ１の電力によるモータ５０の駆動制御について、図１３〜１５を用いて説明する。図１３〜１５は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動している場合の図１２の回路の等価回路である。   The drive control of the motor 50 by the electric power of the battery 1 will be described with reference to FIGS. 13 to 15 are equivalent circuits of the circuit of FIG. 12 when the motor 50 is driven by the power of the battery 1.

コントローラ１００は、バッテリ１の電力でモータ５０を駆動させる場合には、リレースイッチ１１を常時オンにする。また、コントローラ１００は、モータ５０の回転数に応じて、リレースイッチ１３、６３、６４のａ接点及びｂ接点の開閉をそれぞれ切り替える。   The controller 100 always turns on the relay switch 11 when the motor 50 is driven by the power of the battery 1. Further, the controller 100 switches between opening and closing of the a contact and the b contact of the relay switches 13, 63, and 64 according to the number of rotations of the motor 50.

コントローラ１００には、第２実施形態と同様に、規定値Ａ、Ｂが予め設定されている。そして、コントローラ１００は、電圧センサ２の検出電圧と規定値Ａとを比較することで、バッテリ１の電圧に応じて、コンバータ６０の動作を設定している。また、コントローラ１００は、回転数センサ２の検出回転数と規定値Ｂとを比較することで、モータ５０の回転数に応じて、コンバータ６０の動作を設定している。   The controller 100 is preset with specified values A and B, as in the second embodiment. Controller 100 sets the operation of converter 60 in accordance with the voltage of battery 1 by comparing the detection voltage of voltage sensor 2 with specified value A. Further, the controller 100 sets the operation of the converter 60 in accordance with the rotational speed of the motor 50 by comparing the rotational speed detected by the rotational speed sensor 2 with the specified value B.

図５に示すように、バッテリ１の電圧が規定値Ａ未満である場合には、コントローラ１００は、コンバータ６０を動作させず、バッテリ１の電力がコンバータ６０を介することなく、直接、インバータ３１、３２に入力されるように、リレースイッチ１３、６３、６４を制御する。このときのリレースイッチ１１、１３、６３、６４の状態は図１３に示されている。   As shown in FIG. 5, when the voltage of the battery 1 is less than the specified value A, the controller 100 does not operate the converter 60, and the power of the battery 1 directly passes through the inverter 31 without passing through the converter 60. The relay switches 13, 63, 64 are controlled so as to be input to 32. The states of the relay switches 11, 13, 63, 64 at this time are shown in FIG.

コントローラ１００は、リレースイッチ１３のスイッチ１３１をオフにスイッチ１３２をオンにし、リレースイッチ６３、６４のａ接点およびｂ接点を開いた状態として、インバータ３１、３２を制御する。   The controller 100 controls the inverters 31 and 32 with the switch 131 of the relay switch 13 turned off and the switch 132 turned on, and the contact a and contact b of the relay switches 63 and 64 are opened.

図１３に示すように、バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上であり、かつ、モータ５０の回転数が規定値Ｂ未満である場合には、コントローラ１００は、昇圧比を１にしてコンバータ６０を動作させて、バッテリ１の電力がコンバータ６０を介してインバータ３２に入力されるよう、リレースイッチ１３、６３、６４を制御する。このときのリレースイッチ１１、１３、６３、６４の状態は図１４に示されている。   As shown in FIG. 13, when the voltage of the battery 1 is equal to or higher than the specified value A and the rotation speed of the motor 50 is less than the specified value B, the controller 100 sets the step-up ratio to 1 and turns the converter 60 on. The relay switches 13, 63, 64 are controlled so that the power of the battery 1 is input to the inverter 32 via the converter 60 by operating. The states of the relay switches 11, 13, 63, 64 at this time are shown in FIG.

コントローラ１００は、リレースイッチ１３のスイッチ１３１、１３２をオンにし、リレースイッチ６３、６４のａ接点を閉じた状態にする。バッテリ１の電流は、リレースイッチ１１を介してインバータ３１の直流側に流れ、リレースイッチ１１及びスイッチ１３２を介してバッテリ３２の直流側に流れる。またバッテリ１の電流は、リレースイッチ１１を介してコンバータ６０に流れる。   The controller 100 turns on the switches 131 and 132 of the relay switch 13 and closes the contacts a of the relay switches 63 and 64. The current of the battery 1 flows to the DC side of the inverter 31 via the relay switch 11 and flows to the DC side of the battery 32 via the relay switch 11 and the switch 132. Further, the current of the battery 1 flows to the converter 60 via the relay switch 11.

リレースイッチ６３、６４のａ接点を閉じた状態になっているため、コンバータ６０は昇圧回路として動作する。このとき、コントローラ１００は、昇圧比を１とし、コンバータ６０の入力電圧とコンバータ６０の出力電圧が同じになるように、スイッチング素子Ｑ９及びスイッチＱ１０のスイッチング動作を行う。   Since the contact a of relay switches 63 and 64 is closed, converter 60 operates as a booster circuit. At this time, controller 100 performs the switching operation of switching element Q9 and switch Q10 so that the step-up ratio is 1, and the input voltage of converter 60 and the output voltage of converter 60 are the same.

第２実施形態で説明したように、コンバータ６０の昇圧回路は、電流の遅れ要素により、昇圧動作の開始から所望の電圧に昇圧するまでに時間を要する。例えば、モータ回転数が徐々に高くなった場合には、バッテリ１からインバータ３２への入力電圧が不足する可能性がある。そして、モータ回転数が規定値Ｂ以上になった時点で、コンバータ６０の昇圧動作を開始させた場合には、昇圧回路の動作遅れにより、インバータ３２の入力電圧が低下し、モータ回転数を高めることができないおそれがある。   As described in the second embodiment, the booster circuit of the converter 60 requires time from the start of the boosting operation to boosting to a desired voltage due to a current delay element. For example, when the motor rotation speed gradually increases, the input voltage from the battery 1 to the inverter 32 may be insufficient. When the boosting operation of the converter 60 is started when the motor rotational speed becomes equal to or higher than the specified value B, the input voltage of the inverter 32 is lowered due to the operational delay of the boosting circuit, and the motor rotational speed is increased. There is a risk that it will not be possible.

そこで、本例において、コントローラ１００は、モータ５０の駆動中、モータ回転数が規定値Ｂ未満であっても、バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上である場合には、昇圧比を１にしてコンバータを動作させる。   Therefore, in this example, the controller 100 sets the step-up ratio to 1 when the voltage of the battery 1 is equal to or higher than the specified value A even when the motor speed is lower than the specified value B while the motor 50 is driven. Operate the converter.

図５に示すように、バッテリ１の電圧が規定値Ａ以上であり、かつ、モータ５０の回転数が規定値Ｂ以上である場合には、コントローラ１００は、昇圧比を１より高くしてコンバータ６０を動作させて、バッテリ１の電力がコンバータ６０を介してインバータ３２に入力されるよう、リレースイッチ１３、６３、６４を制御する。このときのリレースイッチ１１、１３、６３、６４の状態は図１５に示されている。   As shown in FIG. 5, when the voltage of the battery 1 is equal to or higher than the specified value A and the rotation speed of the motor 50 is equal to or higher than the specified value B, the controller 100 increases the boost ratio to 1 and converts the converter 60 is operated to control the relay switches 13, 63, and 64 so that the electric power of the battery 1 is input to the inverter 32 via the converter 60. The states of the relay switches 11, 13, 63, 64 at this time are shown in FIG.

コントローラ１００は、スイッチ１３１をオンにスイッチ１３２をオフにし、リレースイッチ６３、６４のａ接点を閉じた状態にする。バッテリ１の電流は、リレースイッチ１１を介してコンバータ６０に流れる。一方、バッテリ１の電流は、スイッチ１３２を介してインバータ３２に流れない。   The controller 100 turns on the switch 131, turns off the switch 132, and closes the contacts a of the relay switches 63 and 64. The current of the battery 1 flows to the converter 60 via the relay switch 11. On the other hand, the current of the battery 1 does not flow to the inverter 32 via the switch 132.

コントローラ１００は、コンバータ６０への入力電圧に対してコンバータ６０の出力電圧を、少なくとも１より大きい昇圧比で、昇圧させるように、スイッチング素子Ｑ９及びスイッチＱ１０のスイッチング動作を行う。   The controller 100 performs the switching operation of the switching element Q9 and the switch Q10 so as to boost the output voltage of the converter 60 with respect to the input voltage to the converter 60 at a boost ratio larger than at least 1.

１…バッテリ
２…電圧センサ
７…充電ポート
８…交流電源
１１〜１４…リレースイッチ
１２１、１２２、１３１、１３２…スイッチ
３１、３２…インバータ
３１１、３２１…平滑コンデンサ
５０…モータ
５１、５２…巻線
６０…コンバータ
６１…平滑コンデンサ
６２…平滑リアクトル
６３、６４…リレースイッチ
Ｑ１〜Ｑ１０…スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ１０…ダイオード
Ｐ、Ｎ…電源線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Voltage sensor 7 ... Charging port 8 ... AC power supply 11-14 ... Relay switch 121, 122, 131, 132 ... Switch 31, 32 ... Inverter 311, 321 ... Smoothing capacitor 50 ... Motor 51, 52 ... Winding 60 ... Converter 61 ... Smoothing capacitor 62 ... Smoothing reactor 63, 64 ... Relay switches Q1-Q10 ... Switching elements D1-D10 ... Diode P, N ... Power line

Claims (7)

交流電力供給源からの電力でバッテリを充電する充電装置において、
多重巻線を有するモータと、
前記多重巻線のうち一方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータに出力する第１インバータと、
前記多重巻線のうち他方の巻線と前記バッテリとの間に接続され、入力された直流電力を交流電力に変換し前記モータに出力する第２インバータと、
入力される交流電力の力率を改善する回路部と、
前記第１インバータ、前記第２インバータ及び前記回路部を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、
前記バッテリの電力で前記モータを駆動させる場合には、前記回路部を用いて前記バッテリの電圧を昇圧して、前記回路部から前記第１インバータ又は前記第２インバータの少なくとも一方のインバータに電力を出力させ、
前記交流電力供給源を用いて前記第１インバータからの出力電力で前記バッテリを充電する場合には、前記回路部を用いて前記交流電力供給源から供給される電力を平滑して、前記回路部から前記第２インバータに電力を出力させる
ことを特徴とする充電装置。 In a charging device that charges a battery with power from an AC power supply source,
A motor having multiple windings;
A first inverter that is connected between one of the multiple windings and the battery, converts input DC power into AC power, and outputs the AC power to the motor;
A second inverter connected between the other winding of the multiple windings and the battery, and converts input DC power into AC power and outputs the AC power to the motor;
A circuit unit for improving the power factor of input AC power;
A control unit that controls the first inverter, the second inverter, and the circuit unit;
The controller is
When driving the motor with the power of the battery, the voltage of the battery is boosted using the circuit unit, and power is supplied from the circuit unit to at least one of the first inverter and the second inverter. Output
When charging the battery with the output power from the first inverter using the AC power supply source, the circuit unit smoothes the power supplied from the AC power supply source using the circuit unit, and the circuit unit. The charging device is characterized in that power is output from the second inverter to the second inverter. 請求項１記載の充電装置であって、
前記制御部は、
前記バッテリの電圧が所定の電圧閾値より高い場合に、前記回路部を用いて前記バッテリの電圧を昇圧する
ことを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 1,
The controller is
A charging device that boosts the voltage of the battery using the circuit unit when the voltage of the battery is higher than a predetermined voltage threshold. 請求項２記載の充電装置であって、
前記制御部は、
前記バッテリの電圧が所定の電圧閾値より高く、かつ、前記モータの回転数が所定の回転数閾値より高い場合に、前記回路部を用いて前記バッテリの電圧を昇圧し、
前記バッテリの電圧が所定の電圧閾値より高く、かつ、前記モータの回転数が前記回転数閾値より低い場合に、前記回路部を昇圧比１で動作させることを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 2,
The controller is
When the voltage of the battery is higher than a predetermined voltage threshold and the rotational speed of the motor is higher than a predetermined rotational speed threshold, the voltage of the battery is boosted using the circuit unit,
A charging device, wherein when the voltage of the battery is higher than a predetermined voltage threshold and the rotational speed of the motor is lower than the rotational speed threshold, the circuit unit is operated at a boost ratio of 1. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の充電装置であって、
前記制御部は、
前記バッテリの電力で前記モータを駆動させる場合には、前記回路部から前記第２インバータのみに電力を出力する
ことを特徴とする充電装置。 It is a charging device as described in any one of Claims 1-3,
The controller is
When the motor is driven by the power of the battery, the power is output from the circuit unit only to the second inverter. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の充電装置であって、
前記制御部は、
前記モータの回転数が所定の回転数閾値より高い場合に、前記回路部を用いて前記バッテリの電圧を昇圧する
ことを特徴とする充電装置。 It is a charging device as described in any one of Claims 1-4,
The controller is
A charging device that boosts the voltage of the battery using the circuit unit when the rotation speed of the motor is higher than a predetermined rotation speed threshold. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の充電装置であって、
前記回路部は、
スイッチング素子とダイオードとの並列回路を複数接続したフルブリッジ回路を有する
ことを特徴とする充電装置。 It is a charging device as described in any one of Claims 1-5,
The circuit section is
A charging device having a full bridge circuit in which a plurality of parallel circuits of a switching element and a diode are connected. 交流電力供給源からの電力でバッテリを充電し、かつ、バッテリの電力でモータを駆動させる制御方法において、
前記モータを構成する多重巻線のうち一方の巻線に接続された第１インバータ、前記多重巻線のうち他方の巻線に接続された第２インバータ、及び、入力される交流電力の力率を改善する回路部を制御する制御ステップを有し、
前記制御ステップは、
前記バッテリの電力で前記モータを駆動させる場合には、前記回路部を用いて前記バッテリの電圧を昇圧して、前記回路部から前記第１インバータ又は前記第２インバータの少なくとも一方のインバータに電力を出力するステップと、
前記交流電力供給源を用いて前記第１インバータからの出力電力で前記バッテリを充電する場合には、前記回路部を用いて前記交流電力源から供給される電力を平滑して、前記回路部から前記第２インバータに電力を出力するステップを含む、
ことを特徴とする制御方法。 In a control method for charging a battery with power from an AC power supply source and driving a motor with power from the battery,
A first inverter connected to one of the multiple windings constituting the motor, a second inverter connected to the other of the multiple windings, and the power factor of the input AC power Having a control step to control the circuit part to improve
The control step includes
When driving the motor with the power of the battery, the voltage of the battery is boosted using the circuit unit, and power is supplied from the circuit unit to at least one of the first inverter and the second inverter. Output step;
When charging the battery with the output power from the first inverter using the AC power supply source, the circuit unit is used to smooth the power supplied from the AC power source, and from the circuit unit. Outputting power to the second inverter;
A control method characterized by that.
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