JP7103320B2

JP7103320B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP7103320B2
Application number: JP2019151554A
Authority: JP
Inventors: 弘嗣大畠; 直義高松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2022-07-20
Anticipated expiration: 2039-08-21
Also published as: JP2021035130A

Description

本発明は、電源装置に関する。

特許文献１に記載の電動車両に設けられる電力変換装置は、モータジェネレータ駆動用のインバータを、充電器としての機能の一部を兼ねるように構成している。これにより、外部充電器である単相ＡＣ充電器を用いて蓄電池であるバッテリを充電するための車載部品を最小限に抑えることができ、電動車両の重量及び価格を低減させることができるとされている。

また、特許文献１には、単相ＡＣ充電器によってバッテリを充電する際には、単相ＡＣ充電器からモータジェネレータへ供給する電圧が正、バッテリからモータジェネレータへ供給する電圧が負となるように、インバータの各スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを制御する技術が開示されている。

特開２００７－２５２０７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、単相ＡＣ充電器などの外部充電器によってバッテリを充電する際に、モータジェネレータに電流が流れるため、充電時にモータジェネレータが回転しないようにｄ軸電流のみを流すようにしている。しかしながら、外部充電器によってバッテリを充電する際には、モータジェネレータに電流が流れないことが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、モータジェネレータに電流を流すことなく、単相ＡＣ充電器によって蓄電池を充電することができる電源装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電源装置は、蓄電池と、前記蓄電池の正極側端子と負極側端子との間に、第１コンデンサ及び第２コンデンサが直列に接続されたコンデンサ部と、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続部である第１中間点と、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの接続部である中性点とを接続する第１ダイオードと、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続部である第２中間点と、前記中性点とを接続する第２ダイオードと、からなり、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオン・オフさせ、３レベルの電圧をモータジェネレータに出力可能な３レベルインバータが、Ｕ相とＶ相とＷ相との３相分、前記蓄電池と並列に接続された電力変換器と、を備えた電源装置であって、３相の前記３レベルインバータのうちの２相の前記第１中間点または前記第２中間点を、単相ＡＣ充電器の２つの端子と電気的に接続される接続端子として設けており、２相の前記第１中間点と、前記単相ＡＣ充電器の２つの端子とが電気的に接続されている場合には、前記単相ＡＣ充電器によって前記蓄電池を充電する前に、前記蓄電池によって前記第１コンデンサを充電し、前記第２コンデンサを０［Ｖ］にし、前記単相ＡＣ充電器によって前記蓄電池を充電するときに、３相の前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオンにし、且つ、前記２つの端子と電気的に接続されていない前記第１中間点を構成する１相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオフにして、前記２つの端子が電気的に接続された前記第１中間点をそれぞれ構成する２相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを、前記単相ＡＣ充電器から出力される単相ＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換されるように制御し、２相の前記第２中間点と、前記単相ＡＣ充電器の２つの端子とが電気的に接続されている場合には、前記単相ＡＣ充電器によって前記蓄電池を充電する前に、前記蓄電池によって前記第２コンデンサを充電し、前記第１コンデンサを０［Ｖ］にし、前記単相ＡＣ充電器によって前記蓄電池を充電するときに、３相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオンにし、且つ、前記２つの端子と電気的に接続されていない前記第２中間点を構成する１相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオフにして、前記２つの端子が電気的に接続された前記第２中間点をそれぞれ構成する２相の前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを、前記単相ＡＣ充電器から出力される単相ＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換されるように制御する、制御装置を備えることを特徴とするものである。

本発明に係る電源装置は、モータジェネレータに電流を流すことなく、単相ＡＣ充電器によって蓄電池を充電することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電源装置を備えた電力システムの構成図である。図２は、実施形態に係る電力システムの構成を示すブロック図である。図３は、単相ＡＣ充電器によってバッテリを充電する前の第１の回路状態を示した図である。図４は、単相ＡＣ充電器によってバッテリを充電する前の第２の回路状態を示した図である。図５は、単相ＡＣ充電器によってバッテリを充電する前の第３の回路状態を示した図である。図６は、単相ＡＣ充電器によってバッテリを充電する際の回路状態を示した図である。

以下に、本発明に係る電源装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る電源装置１０を備えた電力システムの構成図である。実施形態に係る電力システムは、電気自動車や、ハイブリッド車両、ＰＨＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎＨｙｂｒｉｄＶｅｈｉｃｌｅ）やＲＥＥＶ（ＲａｎｇｅＥｘｔｅｎｄｅｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）等の電力を利用した走行が可能な電動車両に適用される。

実施形態に係る電力システムは、電源装置１０とモータジェネレータ２０と単相ＡＣ充電器３０などによって構成されている。なお、実施形態に係る電力システムのうち、電源装置１０及びモータジェネレータ２０は前記電動車両に搭載されており、単相ＡＣ充電器３０は前記電動車両の外部に設置された外部充電設備などに設けられている。

電源装置１０は、バッテリ１２、システムメインリレー装置１４、コンデンサ部１６、電力変換器１８、充電リレー装置４０、及び、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）６０などを備えている。電源装置１０は、モータジェネレータ２０と電気的に接続されている。

バッテリ１２は、高電圧バッテリとして充放電可能な蓄電池である。バッテリ１２としては、例えば、リチウムイオン組電池、ニッケル水素組電池の他、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等を用いることができる。

システムメインリレー装置１４は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂ、システムメインリレーＳＭＲ－Ｇ、システムメインリレーＳＭＲ－Ｐ、及び、リアクトル１４０などによって構成されている。なお、システムメインリレーＳＭＲ－Ｂの「Ｂ」は、バッテリ１２の正極側に接続されることを意味する。システムメインリレーＳＭＲ－Ｇの「Ｇ」は、バッテリ１２の負極側に接続されることを意味する。システムメインリレーＳＭＲ－Ｐの「Ｐ」は、プリチャージを意味する。

システムメインリレーＳＭＲ－Ｂは、バッテリ１２の正極端子と接続された正極ラインＰＬに設けられている。システムメインリレーＳＭＲ－Ｂは、後述する不図示の電子制御装置であるＥＣＵ６０（図２参照）からの制御信号を受けることにより、オンとオフとの間で切り替わる。

システムメインリレーＳＭＲ－Ｇは、バッテリ１２の負極端子と接続された負極ラインＮＬに設けられている。システムメインリレーＳＭＲ－Ｇは、ＥＣＵ６０からの制御信号を受けることにより、オンとオフとの間で切り替わる。

システムメインリレーＳＭＲ－Ｐ及びリアクトル１４０は、システムメインリレーＳＭＲ－Ｇと並列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ－Ｐと電流制限抵抗１４１とは、直列に接続されている。システムメインリレーＳＭＲ－Ｐは、ＥＣＵ６０からの制御信号を受けることにより、オンとオフとの間で切り替わる。リアクトル１４０は、バッテリ１２を電力変換器１８と接続するときに、突入電流が流れるのを抑制するために用いられる。

コンデンサ部１６は、バッテリ１２の正極側端子（正母線２２）とバッテリ１２の負極側端子（負母線２４）との間に、互いに直列接続された、第１コンデンサであるコンデンサＣ１と第２コンデンサであるコンデンサＣ２とによって構成されている。コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とは、中性点ＮＰ１で互いに接続されている。つまり、コンデンサＣ１は、一方側の端子が正母線２２に接続され、他方側の端子が中性点ＮＰ１に接続されている。また、コンデンサＣ２は、一方側の端子が中性点ＮＰ１に接続され、他方側の端子が負母線２４に接続されている。したがって、コンデンサＣ１，Ｃ２が同じように充放電を行って常に同じ電荷を蓄積しているとすれば、中性点ＮＰ１と負母線２４との間の電圧である中性点電圧は、バッテリ１２の電圧の半分の電圧にクランプされることになる。なお、中性点電圧は、コンデンサＣ２の端子間電圧である電圧ＶＣ２に相当する。また、図１中のＶＣ１は、コンデンサＣ１の端子間電圧である。

電力変換器１８は、正母線２２と中性点ＮＰ１との間の電圧である正側電圧が供給される上アーム、及び、中性点ＮＰ１と負母線２４との間の電圧である負側電圧が供給される下アームで構成されている。電力変換器１８では、上アームと下アームとが、正母線２２と負母線２４との間に直列に多重化されて配置されており、３レベルの三相ＡＣ電圧をモータジェネレータ２０に出力することが可能となっている。

また、電力変換器１８は、Ｕ相電圧をモータジェネレータ２０に出力するＵ相アームと、Ｖ相電圧をモータジェネレータ２０に出力するＶ相アームと、Ｗ相電圧をモータジェネレータ２０に出力するＷ相アームとを備えている。

Ｕ相アームでは、正母線２２から負母線２４に向かって、第１スイッチング素子ＳＵ１、第２スイッチング素子ＳＵ２、第３スイッチング素子ＳＵ３、第４スイッチング素子ＳＵ４が、この順に直列に接続されている。各スイッチング素子ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３，ＳＵ４は、半導体素子に対してダイオードが並列に逆接続された構成となっている。なお、逆接続とは、例えば、半導体素子のドレイン端子にダイオードのカソード端子が接続され、半導体素子のソース端子にダイオードのアノード端子が接続されるものである。第１スイッチング素子ＳＵ１と第２スイッチング素子ＳＵ２との接続部である中間点ＰＵ１（第１中間点）と、第３スイッチング素子ＳＵ３と第４スイッチング素子ＳＵ４との接続部である中間点ＰＵ２（第２中間点）とには、直列に逆接続された２つのダイオードＤＵ１，ＤＵ２が並列に接続されている。この２つのダイオードＤＵ１，ＤＵ２の間の接続点は、コンデンサ部１６の中性点ＮＰ１に接続されている。かかる構成において、第２スイッチング素子ＳＵ２と第３スイッチング素子ＳＵ３との間の接続点からモータジェネレータ２０にＵ相電圧が出力される。

Ｖ相アームでは、正母線２２から負母線２４に向かって、第１スイッチング素子ＳＶ１、第２スイッチング素子ＳＶ２、第３スイッチング素子ＳＶ３、第４スイッチング素子ＳＶ４が、この順に直列に接続されている。各スイッチング素子ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４は、半導体素子に対してダイオードが並列に逆接続された構成となっている。第１スイッチング素子ＳＶ１と第２スイッチング素子ＳＶ２との接続部である中間点ＰＶ１（第１中間点）と、第３スイッチング素子ＳＶ３と第４スイッチング素子ＳＶ４との接続部である中間点ＰＶ２（第２中間点）とには、直列に逆接続された２つのダイオードＤＶ１，ＤＶ２が並列に接続されている。この２つのダイオードＤＶ１，ＤＶ２の間の接続点は、コンデンサ部１６の中性点ＮＰ１に接続されている。かかる構成において、第２スイッチング素子ＳＶ２と第３スイッチング素子ＳＶ３との間の接続点からモータジェネレータ２０にＶ相電圧が出力される。

Ｗ相アームでは、正母線２２から負母線２４に向かって、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２、第３スイッチング素子ＳＷ３、第４スイッチング素子ＳＷ４が、この順に直列に接続されている。各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、半導体素子に対してダイオードが並列に逆接続されて構成されている。第１スイッチング素子ＳＷ１と第２スイッチング素子ＳＷ２との接続部である中間点ＰＷ１（第１中間点）と、第３スイッチング素子ＳＷ３と第４スイッチング素子ＳＷ４との接続部である中間点ＰＷ２（第２中間点）とには、直列に逆接続された２つのダイオードＤＷ１，ＤＷ２が並列に接続されている。この２つのダイオードＤＷ１，ＤＷ２の間の接続点は、コンデンサ部１６の中性点ＮＰ１に接続されている。かかる構成において、第２スイッチング素子ＳＷ２と第３スイッチング素子ＳＷ３との間の接続点からモータジェネレータ２０にＷ相電圧が出力される。

本実施形態において、電力変換器１８の各スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いることができる。

モータジェネレータ２０は、前記電動車両に搭載される回転電機であり、バッテリ１２から出力されたＤＣ電圧が、電力変換器１８によって三相ＡＣ電圧に変換されて供給されるときにモータとして作用し、車両を走行させるための駆動力を発生する。一方、モータジェネレータ２０は、車両が制動されるときに発電機として作用し、制動エネルギーを回収して三相ＡＣ電圧として出力する。そして、この三相ＡＣ電圧が電力変換器１８によってＤＣ電圧に変換されてバッテリ１２に供給されることにより、バッテリ１２が充電される。

単相ＡＣ充電器３０は、バッテリ１２を充電するために車両外部に設けられた外部充電器である。単相ＡＣ充電器３０は、単相ＡＣ充電器３０の不図示のプラグと車両側の不図示のコネクタとを接続するための充電器接続部５０で、電源装置１０側と電気的に接続される２つの端子であるＡ端子３２Ａ及びＢ端子３２Ｂを有している。充電器接続部５０と電力変換器１８との間には、充電リレー４２Ａ及び充電リレー４２Ｂを有する充電リレー装置４０と、リアクトル４４Ａ，４４Ｂとが設けられている。

単相ＡＣ充電器３０のＡ端子３２Ａは、充電リレー４２Ａ及びリアクトル４４Ａを介して、電力変換器１８の電力変換器１８のＵ相アームにおけるスイッチング素子ＳＵ３とスイッチング素子ＳＵ４との中間点ＰＵ２と電気的に接続されている。また、単相ＡＣ充電器３０のＢ端子３２Ｂは、充電リレー４２Ｂ及びリアクトル４４Ｂを介して、電力変換器１８の電力変換器１８のＶ相アームにおけるスイッチング素子ＳＶ３とスイッチング素子ＳＶ４との中間点ＰＶ２と電気的に接続されている。

なお、単相ＡＣ充電器３０のＡ端子３２Ａ及びＢ端子３２Ｂの２端子は、それぞれＵ相アームとＶ相アームとＷ相アームとのうちの２相分における、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子Ｓ２との中間点ＰＵ１，ＰＶ１，ＰＷ１、または、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子との中間点ＰＵ２，ＰＶ２，ＰＷ２に接続すればよい。

例えば、単相ＡＣ充電器３０のＡ端子３２Ａを、Ｕ相アームにおける第１スイッチング素子ＳＵ１と第２スイッチング素子ＳＵ２との中間点ＰＵ１と接続し、単相ＡＣ充電器３０のＢ端子３２Ｂを、Ｖ相アームにおける第１スイッチング素子ＳＶ１と第２スイッチング素子ＳＶ２との中間点ＰＶ１と接続してもよい。また、その他の例として、単相ＡＣ充電器３０のＡ端子３２Ａを、Ｖ相アームにおける第３スイッチング素子ＳＶ３と第４スイッチング素子ＳＶ４との中間点ＰＶ２と接続し、単相ＡＣ充電器３０のＢ端子３２Ｂを、Ｗ相アームにおける第３スイッチング素子ＳＷ３と第４スイッチング素子ＳＷ４との中間点ＰＷ２と接続してもよい。

図２は、実施形態に係る電力システムの構成を示すブロック図である。ＥＣＵ６０は、電源装置１０などの動作を制御する電子制御装置である。ＥＣＵ６０は、充電制御部６２及びゲート信号生成部６４などを備えている。なお、図６中、「ＶＢ」はバッテリ電圧であり、「ＶＨ」は充電電圧である。

充電制御部６２には、図示されていないシステム制御部から出力された充電電力指令信号、電力変換器１８に設けられた不図示の電圧計から出力された電圧位相信号、電力変換器１８に設けられた不図示の電流計から出力された充電電流信号、及び、単相ＡＣ充電器３０から出力された充電器情報信号などの各種信号が入力される。充電制御部６２は、有効電力＝充電電力指令、無効電力＝０となるように、充電電流を制御する。また、充電制御部６２は、例えば、充電電力指令信号、電圧位相信号、及び、充電電流信号などに基づいて求めた後述する、スイッチング素子ＳＵ３，ＳＵ４のオンとオフとを切り替えるためのＡ相ｄｕｔｙ、及び、スイッチング素子ＳＶ３，ＳＶ４のオンとオフとを切り替えるためのＢ相ｄｕｔｙなどを、ゲート信号生成部６４に出力する。

ゲート信号生成部６４は、電力変換器１８の各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えるためのゲート信号を生成し、その生成したゲート信号を各スイッチング素子に出力する。例えば、ゲート信号生成部６４は、単相ＡＣ充電器３０によってバッテリ１２の充電を行う際に、スイッチング素子ＳＵ３，ＳＵ４にＡ相ｄｕｔｙでオンとオフとを切り替えるためのゲート信号を出力し、スイッチング素子ＳＶ３，ＳＶ４にＢ相ｄｕｔｙでオンとオフとを切り替えるためのゲート信号を出力する。

次に、図１に示した電源装置１０における単相ＡＣ充電器３０によるバッテリ１２の充電方法について説明する。まず、電源装置１０において、システムメインリレー装置１４のシステムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｇ，ＳＭＲ－Ｐと、充電リレー装置４０の充電リレー４２Ａ，４２Ｂと、電力変換器１８の全てのスイッチング素子とは、それぞれオフにする。また、この際、コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧は、コンデンサＣ１，Ｃ２から電荷が電力線を通って放電されることにより０［Ｖ］になる。

次に、図３に示すように、電力変換器１８の第１スイッチング素子ＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１と、第２スイッチング素子ＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２と、第３スイッチング素子ＳＵ３，ＳＶ３，ＳＷ３とを、それぞれオフからオンに切り替える。

次に、図４に示すように、システムメインリレー装置１４のシステムメインリレーＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｐをオフからオンに切り替えて、バッテリ１２からの電力によりコンデンサＣ２の充電を開始し、コンデンサＣ２を８００［Ｖ］まで充電する。

コンデンサＣ２の充電が完了した後、図５に示すように、システムメインリレー装置１４のシステムメインリレーＳＭＲ－Ｇをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ－Ｐをオンからオフに切り替える。また、電力変換器１８の第３スイッチング素子ＳＵ３，ＳＶ３，ＳＷ３をオンからオフに切り替える。

次に、図６に示すように、充電リレー装置４０の充電リレー４２Ａ，４２Ｂをオフからオンに切り替えて、単相ＡＣ充電器３０からの電力によるバッテリ１２の充電を開始する。この際、コンデンサＣ２と、第３スイッチング素子ＳＵ３，ＳＵ４と、第３スイッチング素子ＳＶ３，ＳＵ４とを、２レベルインバータとみなして制御し、単相ＡＣ－ＤＣコンバータとして利用する。具体的には、第３スイッチング素子ＳＵ３，ＳＵ４のそれぞれのオンとオフとの切り替えをＡ相ｄｕｔｙで制御し、第３スイッチング素子ＳＶ３，ＳＶ４のそれぞれのオンとオフとの切り替えをＢ相ｄｕｔｙで制御して、単相ＡＣ充電器３０の単相ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換し、その変換したＤＣ電圧によってバッテリ１２を充電する。

また、本実施形態においては、単相ＡＣ充電器３０によってバッテリ１２を充電するにあたって、電力変換器１８の第１スイッチング素子ＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１と、第２スイッチング素子ＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２とをオンで固定している。これにより、モータジェネレータ２０への電力供給を遮断して、モータジェネレータ２０に駆動力が発生し、回転してしまうことを防止することができる。

なお、図１に示した電源装置１０とは異なり、第１スイッチング素子ＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１と第２スイッチング素子ＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２とで構成される中間点ＰＵ１，ＰＶ１，ＰＷ３のうちの２相の中間点と、単相ＡＣ充電器３０のＡ端子３２Ａ及びＢ端子３２Ｂとが電気的に接続されている場合には、以下のようにＥＣＵ６０によって電源装置１０などを制御して、単相ＡＣ充電器３０によってバッテリ１２を充電する。

まず、単相ＡＣ充電器３０によってバッテリ１２を充電する前に、コンデンサＣ１を充電し、コンデンサＣ２を０［Ｖ］にする。そして、単相ＡＣ充電器３０によってバッテリ１２を充電するときには、３相の第３スイッチング素子ＳＵ３，ＳＶ３，ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＵ４，ＳＶ４，ＳＷ４をオンにし、且つ、Ａ端子３２Ａ及びＢ端子３２Ｂと電気的に接続されていない中間点を構成する１相の第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子をオフにして、Ａ端子３２Ａ及びＢ端子３２Ｂが電気的に接続された中間点をそれぞれ構成する２相の第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを、単相ＡＣ充電器３０から出力される単相ＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換されるように制御する。

１０電源装置
１２バッテリ
１４システムメインリレー装置
１６コンデンサ部
１８電力変換器
２０モータジェネレータ
２２正母線
２４負母線
３０単相ＡＣ充電器
３２ＡＡ端子
３２ＢＢ端子
４０充電リレー装置
４２Ａ，４２Ｂ充電リレー
４４Ａ，４４Ｂリアクトル
５０充電器接続部
６０ＥＣＵ
６２充電制御部
６４ゲート信号生成部
１４０リアクトル
Ｃ１，Ｃ２コンデンサ
ＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２ダイオード
ＮＰ１中性点
ＰＵ１，ＰＵ２，ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＷ１，ＰＷ２中間点
ＳＭＲ－Ｂ，ＳＭＲ－Ｇ，ＳＭＲ－Ｐシステムメインリレー
ＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１第１スイッチング素子
ＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２第２スイッチング素子
ＳＵ３，ＳＶ３，ＳＷ３第３スイッチング素子
ＳＵ４，ＳＶ４，ＳＷ４第４スイッチング素子

Claims

蓄電池と、
前記蓄電池の正極側端子と負極側端子との間に、第１コンデンサ及び第２コンデンサが直列に接続されたコンデンサ部と、
第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続部である第１中間点と、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとの接続部である中性点とを接続する第１ダイオードと、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続部である第２中間点と、前記中性点とを接続する第２ダイオードと、からなり、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオン・オフさせ、３レベルの電圧をモータジェネレータに出力可能な３レベルインバータが、Ｕ相とＶ相とＷ相との３相分、前記蓄電池と並列に接続された電力変換器と、
を備えた電源装置であって、
３相の前記３レベルインバータのうちの２相の前記第１中間点または前記第２中間点を、単相ＡＣ充電器の２つの端子と電気的に接続される接続端子として設けており、
２相の前記第１中間点と、前記単相ＡＣ充電器の２つの端子とが電気的に接続されている場合には、
前記単相ＡＣ充電器によって前記蓄電池を充電する前に、前記蓄電池によって前記第１コンデンサを充電し、前記第２コンデンサを０［Ｖ］にし、
前記単相ＡＣ充電器によって前記蓄電池を充電するときに、３相の前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子をオンにし、且つ、前記２つの端子と電気的に接続されていない前記第１中間点を構成する１相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオフにして、前記２つの端子が電気的に接続された前記第１中間点をそれぞれ構成する２相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを、前記単相ＡＣ充電器から出力される単相ＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換されるように制御し、
２相の前記第２中間点と、前記単相ＡＣ充電器の２つの端子とが電気的に接続されている場合には、
前記単相ＡＣ充電器によって前記蓄電池を充電する前に、前記蓄電池によって前記第２コンデンサを充電し、前記第１コンデンサを０［Ｖ］にし、
前記単相ＡＣ充電器によって前記蓄電池を充電するときに、３相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオンにし、且つ、前記２つの端子と電気的に接続されていない前記第２中間点を構成する１相の前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子をオフにして、前記２つの端子が電気的に接続された前記第２中間点をそれぞれ構成する２相の前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子のオンとオフとの切り替えを、前記単相ＡＣ充電器から出力される単相ＡＣ電圧がＤＣ電圧に変換されるように制御する、
制御装置を備えることを特徴とする電源装置。