JPH06178407A - 電気自動車用車載充電器 - Google Patents
電気自動車用車載充電器Info
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- JPH06178407A JPH06178407A JP4328267A JP32826792A JPH06178407A JP H06178407 A JPH06178407 A JP H06178407A JP 4328267 A JP4328267 A JP 4328267A JP 32826792 A JP32826792 A JP 32826792A JP H06178407 A JPH06178407 A JP H06178407A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage battery
- charging
- voltage
- inverter
- vehicle
- Prior art date
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- Pending
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
- B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
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- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Abstract
(57)【要約】
【構成】 少なくとも蓄電池と、この蓄電池の直流電力
を交流電力に変換するインバータと、このインバータに
より駆動される電動機とからなる駆動装置を備えた電気
自動車の充電器において、前記蓄電池の充電時以外には
前記インバータの出力を前記電動機に接続し、前記蓄電
池の充電時には充電用プラグコードからの電力を交流リ
アクトルを介して前記インバータに接続する双投形開閉
器を設け、さらに前記蓄電池の充電時以外には前記電動
機の駆動制御を行い、充電時には前記蓄電池の充電制御
を行う制御回路を設けた電気自動車用車載充電器。 【効果】 インバータに、充電器としての機能を兼ねさ
せるようにしたので、蓄電池を充電するための電気自動
車搭載部品を最小限に抑えることができ、電気自動車の
重量及び価格を低減することができる。
を交流電力に変換するインバータと、このインバータに
より駆動される電動機とからなる駆動装置を備えた電気
自動車の充電器において、前記蓄電池の充電時以外には
前記インバータの出力を前記電動機に接続し、前記蓄電
池の充電時には充電用プラグコードからの電力を交流リ
アクトルを介して前記インバータに接続する双投形開閉
器を設け、さらに前記蓄電池の充電時以外には前記電動
機の駆動制御を行い、充電時には前記蓄電池の充電制御
を行う制御回路を設けた電気自動車用車載充電器。 【効果】 インバータに、充電器としての機能を兼ねさ
せるようにしたので、蓄電池を充電するための電気自動
車搭載部品を最小限に抑えることができ、電気自動車の
重量及び価格を低減することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車の車上に設
置されて蓄電池を充電する電気自動車用車載充電器に関
する。
置されて蓄電池を充電する電気自動車用車載充電器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、世界的に注目を集めている地球環
境問題の一つとして都市における自動車の排気ガスと騒
音の問題があるが、電気自動車はこの問題を解決するた
めの最も有力な手段として期待されており、現在、電力
会社や自動車会社を中心に精力的に電気自動車の研究開
発が進められている。電気自動車はエネルギー源として
蓄電池を使用し、蓄電池の出力電力（直流電力）をイン
バータにより交流電力に変換して、三相誘導電動機やＤ
Ｃブラシレスモータを駆動制御して電気自動車の加減速
制御や速度制御を行う。
境問題の一つとして都市における自動車の排気ガスと騒
音の問題があるが、電気自動車はこの問題を解決するた
めの最も有力な手段として期待されており、現在、電力
会社や自動車会社を中心に精力的に電気自動車の研究開
発が進められている。電気自動車はエネルギー源として
蓄電池を使用し、蓄電池の出力電力（直流電力）をイン
バータにより交流電力に変換して、三相誘導電動機やＤ
Ｃブラシレスモータを駆動制御して電気自動車の加減速
制御や速度制御を行う。
【０００３】ところで、蓄電池は蓄積エネルギーに限度
があり、ある程度放電すると充電する必要がある。また
蓄電池を充電するための装置が充電器である。
があり、ある程度放電すると充電する必要がある。また
蓄電池を充電するための装置が充電器である。
【０００４】電気自動車の充電方式として２種類の方法
がある。一つは充電器を地上設置して、直流電力の形で
電気自動車に電力を供給し、蓄電池を充電する方法であ
り、電気自動車内に設置される充電のための部品が最小
限で済む。本方式は別置充電器方式と呼ばれる。もう一
つは充電器を車上に設置して、地上からは交流電力の形
で電気自動車に電力を供給し、車内の充電器により蓄電
池を充電する方法である。本方式は電気自動車内に設置
される部品が別置充電方式に比べて増加するが、地上側
に特別な装置を必要としないので、通常の配電用コンセ
ントがあれば充電が可能である。本方式は車載充電器方
式と呼ばれる。
がある。一つは充電器を地上設置して、直流電力の形で
電気自動車に電力を供給し、蓄電池を充電する方法であ
り、電気自動車内に設置される充電のための部品が最小
限で済む。本方式は別置充電器方式と呼ばれる。もう一
つは充電器を車上に設置して、地上からは交流電力の形
で電気自動車に電力を供給し、車内の充電器により蓄電
池を充電する方法である。本方式は電気自動車内に設置
される部品が別置充電方式に比べて増加するが、地上側
に特別な装置を必要としないので、通常の配電用コンセ
ントがあれば充電が可能である。本方式は車載充電器方
式と呼ばれる。
【０００５】充電器の回路としては、最近では、トラン
ジスタ等の自己消弧形素子を使用した高力率・低高調波
形整流器が出現しているが、電気自動車用の充電器とし
ては、価格上の問題からサイリスタを使用した位相制御
整流器が使用されることが多い（例えば、平成４年電気
学会電力・エネルギー部門大会 218 「電気自動車用急
速充電システムの開発」、日刊工業新聞社発行サイリス
タ応用ハンドブック10.3節 蓄電池充電用直流電源装
置）。
ジスタ等の自己消弧形素子を使用した高力率・低高調波
形整流器が出現しているが、電気自動車用の充電器とし
ては、価格上の問題からサイリスタを使用した位相制御
整流器が使用されることが多い（例えば、平成４年電気
学会電力・エネルギー部門大会 218 「電気自動車用急
速充電システムの開発」、日刊工業新聞社発行サイリス
タ応用ハンドブック10.3節 蓄電池充電用直流電源装
置）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の車載充電器方式
では、蓄電池を充電するための専用の充電器を車上に設
置するために、その分だけ電気自動車の重量が増大して
蓄電池の利用効率を表す一充電走行距離が低下すると共
に価格も増大する。
では、蓄電池を充電するための専用の充電器を車上に設
置するために、その分だけ電気自動車の重量が増大して
蓄電池の利用効率を表す一充電走行距離が低下すると共
に価格も増大する。
【０００７】更に、サイリスタによる位相制御整流器の
場合には、電源電圧の位相に対するサイリスタの点弧位
相（位相角）を制御して出力直流電圧を制御するが、位
相角が増大すると共に入力の力率が低下する。また、入
力電流の波形が矩形波状であり高調波が大きい。この結
果、商用電源の電圧の波形歪みや電圧低下の問題を引き
起こす可能性がある。
場合には、電源電圧の位相に対するサイリスタの点弧位
相（位相角）を制御して出力直流電圧を制御するが、位
相角が増大すると共に入力の力率が低下する。また、入
力電流の波形が矩形波状であり高調波が大きい。この結
果、商用電源の電圧の波形歪みや電圧低下の問題を引き
起こす可能性がある。
【０００８】本発明は、蓄電池を充電するための電気自
動車搭載部品を最小限に抑え、通常の家庭のコンセント
があれば充電が可能であり、なお且つ、商用電源側に対
し高力率で低高調波の品質の良い電力を消費する負荷と
なる電気自動車用車載充電器を提供することを課題とし
ている。
動車搭載部品を最小限に抑え、通常の家庭のコンセント
があれば充電が可能であり、なお且つ、商用電源側に対
し高力率で低高調波の品質の良い電力を消費する負荷と
なる電気自動車用車載充電器を提供することを課題とし
ている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電気自動車用車載充電器は、少なくとも蓄
電池と、この蓄電池の直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータと、このインバータにより駆動される電動機と
からなる駆動装置を備えた電気自動車の充電器におい
て、前記蓄電池の充電時以外には前記インバータの出力
を前記電動機に接続し、前記蓄電池の充電時には充電用
プラグコードからの電力を交流リアクトルを介して前記
インバータに接続する双投形開閉器を設け、さらに前記
蓄電池の充電時以外には前記電動機の駆動制御を行い、
充電時には前記蓄電池の充電制御を行う制御回路を設け
た構成としている。
に、本発明の電気自動車用車載充電器は、少なくとも蓄
電池と、この蓄電池の直流電力を交流電力に変換するイ
ンバータと、このインバータにより駆動される電動機と
からなる駆動装置を備えた電気自動車の充電器におい
て、前記蓄電池の充電時以外には前記インバータの出力
を前記電動機に接続し、前記蓄電池の充電時には充電用
プラグコードからの電力を交流リアクトルを介して前記
インバータに接続する双投形開閉器を設け、さらに前記
蓄電池の充電時以外には前記電動機の駆動制御を行い、
充電時には前記蓄電池の充電制御を行う制御回路を設け
た構成としている。
【００１０】
【作用】上記のように構成された電気自動車用車載充電
器において、電気自動車が運転状態にある場合には、前
記双投形開閉器の共通端子を電動機側の端子に接続して
インバータの出力を電動機に接続し、インバータに本来
の動作である電動機の駆動制御を行わしめる。電気自動
車が停止状態にあり、蓄電池の充電を行う際には、前記
双投形開閉器の共通端子を商用電源側の端子に接続して
インバータの出力を交流リアクトルを介して商用電源と
接続する。更に、インバータにＰＷＭ整流器としての動
作を行わしめ、蓄電池の充電制御を行わしめると共に、
商用電源からの入力電流を正弦波化且つ高力率化する。
器において、電気自動車が運転状態にある場合には、前
記双投形開閉器の共通端子を電動機側の端子に接続して
インバータの出力を電動機に接続し、インバータに本来
の動作である電動機の駆動制御を行わしめる。電気自動
車が停止状態にあり、蓄電池の充電を行う際には、前記
双投形開閉器の共通端子を商用電源側の端子に接続して
インバータの出力を交流リアクトルを介して商用電源と
接続する。更に、インバータにＰＷＭ整流器としての動
作を行わしめ、蓄電池の充電制御を行わしめると共に、
商用電源からの入力電流を正弦波化且つ高力率化する。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の好適な実
施例を説明する。図１は本発明の一実施例を示してお
り、１は蓄電池で電気自動車を駆動するためのエネルギ
ー源であり、２は平滑コンデンサで直流電流のリップル
成分を吸収し、蓄電池１の電圧を一定にする働きを行
う。インバータ３はトランジスタ等のスイッチング素子
ＳU 〜ＳZ と帰還ダイオードＤU 〜ＤZ により構成さ
れ、蓄電池の直流電圧を三相交流電圧に変換する。その
際に、インバータの出力電圧波形の半周期内の矩形波を
複数個に分割し、個々のパルス幅を制御（ＰＷＭ）する
ことによって、出力電圧の制御と波形改善（高調波の低
減）を行う。パルス数を増やすほど波形改善の効果が大
きくなるが、そのためには、スイッチング素子ＳU〜Ｓ
Z や帰還ダイオードＤU 〜ＤZ にスイッチング速度の速
い素子が要求される。近年のパワーデバイス開発の目ざ
ましい発展により絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ
（ＩＧＢＴ）を始めとした高速のスイッチング素子が開
発され、ＰＷＭの周波数は数十ｋＨｚが可能となってい
る。双投形開閉器４は、その共通端子Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3
がインバータ出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに各々接続され、端子
Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 が誘導電動機や同期電動機等の三相交
流電動機５に接続され、端子Ｂ1 が交流リアクトル６を
介して充電用プラグコード７の一方の極に接続され、端
子Ｂ2 は前記充電用プラグコード７の他方の極に接続さ
れる。端子Ｂ3 には何も接続されない。充電用プラグコ
ード７は蓄電池１の充電時には家庭などの地上施設の配
電用コンセント８に接続され、商用電源９から充電のた
めの電力の供給を受ける。１０はインバータ３の制御回
路で、１０１は充電開始スイッチ、１０２は充電用プラ
グコード７を配電用コンセント８に接続した時に商用電
源９の電圧が電気自動車内の充電回路に供給されたこと
を検出するための電圧検出器である。なお、制御回路部
については、簡単のため単線図にて示している。
施例を説明する。図１は本発明の一実施例を示してお
り、１は蓄電池で電気自動車を駆動するためのエネルギ
ー源であり、２は平滑コンデンサで直流電流のリップル
成分を吸収し、蓄電池１の電圧を一定にする働きを行
う。インバータ３はトランジスタ等のスイッチング素子
ＳU 〜ＳZ と帰還ダイオードＤU 〜ＤZ により構成さ
れ、蓄電池の直流電圧を三相交流電圧に変換する。その
際に、インバータの出力電圧波形の半周期内の矩形波を
複数個に分割し、個々のパルス幅を制御（ＰＷＭ）する
ことによって、出力電圧の制御と波形改善（高調波の低
減）を行う。パルス数を増やすほど波形改善の効果が大
きくなるが、そのためには、スイッチング素子ＳU〜Ｓ
Z や帰還ダイオードＤU 〜ＤZ にスイッチング速度の速
い素子が要求される。近年のパワーデバイス開発の目ざ
ましい発展により絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ
（ＩＧＢＴ）を始めとした高速のスイッチング素子が開
発され、ＰＷＭの周波数は数十ｋＨｚが可能となってい
る。双投形開閉器４は、その共通端子Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3
がインバータ出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗに各々接続され、端子
Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 が誘導電動機や同期電動機等の三相交
流電動機５に接続され、端子Ｂ1 が交流リアクトル６を
介して充電用プラグコード７の一方の極に接続され、端
子Ｂ2 は前記充電用プラグコード７の他方の極に接続さ
れる。端子Ｂ3 には何も接続されない。充電用プラグコ
ード７は蓄電池１の充電時には家庭などの地上施設の配
電用コンセント８に接続され、商用電源９から充電のた
めの電力の供給を受ける。１０はインバータ３の制御回
路で、１０１は充電開始スイッチ、１０２は充電用プラ
グコード７を配電用コンセント８に接続した時に商用電
源９の電圧が電気自動車内の充電回路に供給されたこと
を検出するための電圧検出器である。なお、制御回路部
については、簡単のため単線図にて示している。
【００１２】図１は、現実的に最も多いケースと考えら
れるシステムである、電動機が三相交流機で、蓄電池を
充電するための商用電源が単相であるシステムの場合の
実施例を示している。通常、双投形開閉器４の共通端子
Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 は端子Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 に接続されて
おり、インバータ出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗは三相交流電動機
５に接続されている。電気自動車のイグニッションスイ
ッチをオンにすると、制御回路１０はインバータ３を電
動機駆動モードで動作させる。即ち、蓄電池１の直流電
圧を予めパターン化された電圧及び周波数の交流電圧に
変換し、三相交流電動機５に供給する。そして、アクセ
ル操作に応じて三相交流電動機５を加速させたり、また
は減速させたりする。
れるシステムである、電動機が三相交流機で、蓄電池を
充電するための商用電源が単相であるシステムの場合の
実施例を示している。通常、双投形開閉器４の共通端子
Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 は端子Ａ1 、Ａ2 、Ａ3 に接続されて
おり、インバータ出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗは三相交流電動機
５に接続されている。電気自動車のイグニッションスイ
ッチをオンにすると、制御回路１０はインバータ３を電
動機駆動モードで動作させる。即ち、蓄電池１の直流電
圧を予めパターン化された電圧及び周波数の交流電圧に
変換し、三相交流電動機５に供給する。そして、アクセ
ル操作に応じて三相交流電動機５を加速させたり、また
は減速させたりする。
【００１３】図２は電動機駆動モードにおけるスイッチ
ング素子ＳU 〜ＳZ のゲート信号を示したものである。
スイッチング素子ＳU とＳX のゲート信号は搬送波ｅC
と基準波ｅRU、スイッチング素子ＳV とＳY のゲート信
号は搬送波ｅC と基準波ｅRV、及びスイッチング素子
ＳW とＳZ のゲート信号は搬送波ｅC と基準波ｅRWを各
々比較して生成され、互いに１２０度位相がシフトして
いる。図２に示されるように各素子はＰＷＭ制御され、
各パルスのオン期間は正弦波状に分布しており、この結
果として出力電圧の低次の高調波は除去され、三相交流
電動機５の高調波損失や騒音が低減される。図２におけ
るパルス数が多いほど除去される高調波の次数が多くな
り、より正弦波に近づくが、ＩＧＢＴ等の高速スイッチ
ング素子を採用することによりこのことは容易に実現で
きる。また、パルス数が増大するほど高速電流制御が可
能になり、ベクトル制御のような高性能制御が適用でき
る。
ング素子ＳU 〜ＳZ のゲート信号を示したものである。
スイッチング素子ＳU とＳX のゲート信号は搬送波ｅC
と基準波ｅRU、スイッチング素子ＳV とＳY のゲート信
号は搬送波ｅC と基準波ｅRV、及びスイッチング素子
ＳW とＳZ のゲート信号は搬送波ｅC と基準波ｅRWを各
々比較して生成され、互いに１２０度位相がシフトして
いる。図２に示されるように各素子はＰＷＭ制御され、
各パルスのオン期間は正弦波状に分布しており、この結
果として出力電圧の低次の高調波は除去され、三相交流
電動機５の高調波損失や騒音が低減される。図２におけ
るパルス数が多いほど除去される高調波の次数が多くな
り、より正弦波に近づくが、ＩＧＢＴ等の高速スイッチ
ング素子を採用することによりこのことは容易に実現で
きる。また、パルス数が増大するほど高速電流制御が可
能になり、ベクトル制御のような高性能制御が適用でき
る。
【００１４】次に、電気自動車を停止してイグニッショ
ンスイッチをオフにすると、通常の停止状態となる。こ
の状態で、蓄電池を充電するには、充電用プラグコード
７を配電用コンセント８に接続し、双投形開閉器４の共
通端子Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 を端子Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 に接続
する。充電開始スイッチ１０１をオンにすると、制御回
路１０は、双投形開閉器４の共通端子Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3
が端子Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 に接続されていること、電圧検
出器１０２により検出される電圧の大きさを判別するこ
とによって所定の電圧が商用電源９から供給されている
ことが確認されることを条件に、インバータ３を蓄電池
充電モードで動作させる。即ち、商用電源９から供給さ
れる単相交流電圧を所定の直流電圧に変換し、蓄電池１
を充電する。
ンスイッチをオフにすると、通常の停止状態となる。こ
の状態で、蓄電池を充電するには、充電用プラグコード
７を配電用コンセント８に接続し、双投形開閉器４の共
通端子Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 を端子Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 に接続
する。充電開始スイッチ１０１をオンにすると、制御回
路１０は、双投形開閉器４の共通端子Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3
が端子Ｂ1 、Ｂ2 、Ｂ3 に接続されていること、電圧検
出器１０２により検出される電圧の大きさを判別するこ
とによって所定の電圧が商用電源９から供給されている
ことが確認されることを条件に、インバータ３を蓄電池
充電モードで動作させる。即ち、商用電源９から供給さ
れる単相交流電圧を所定の直流電圧に変換し、蓄電池１
を充電する。
【００１５】図３は蓄電池充電モードにおけるスイッチ
ング素子ＳU 〜ＳZ のゲート信号を示したものである。
スイッチング素子ＳU とＳX のゲート信号は搬送波ｅC1
と基準波ｅR 、スイッチング素子ＳV とＳY のゲート信
号は搬送波ｅC2と基準波ｅRを各々比較して生成され
る。スイッチング素子ＳW とＳZ はオフのままである。
図２と同様にスイッチング素子ＳU 、ＳX 、ＳV 及びＳ
Y はＰＷＭ制御され、各パルスのオン期間は正弦波状に
分布しており、この結果として商用電源９から供給され
る電流ｉU の低次の高調波が除去される。位相が１８０
度異なる二つの搬送波を用いているので、商用電源９か
ら供給される電流ｉU のリップル電流の周波数が一つの
搬送波の周波数の２倍となり、等価的に２倍の搬送波周
波数でＰＷＭを行った場合と同等の効果が得られる。更
に、基準波ｅR の位相を商用電源９の電圧ｅU の位相に
同期させることにより前記電流ｉU の位相が商用電源９
の電圧ｅU の位相と同相となり、力率を１とすることが
できる。
ング素子ＳU 〜ＳZ のゲート信号を示したものである。
スイッチング素子ＳU とＳX のゲート信号は搬送波ｅC1
と基準波ｅR 、スイッチング素子ＳV とＳY のゲート信
号は搬送波ｅC2と基準波ｅRを各々比較して生成され
る。スイッチング素子ＳW とＳZ はオフのままである。
図２と同様にスイッチング素子ＳU 、ＳX 、ＳV 及びＳ
Y はＰＷＭ制御され、各パルスのオン期間は正弦波状に
分布しており、この結果として商用電源９から供給され
る電流ｉU の低次の高調波が除去される。位相が１８０
度異なる二つの搬送波を用いているので、商用電源９か
ら供給される電流ｉU のリップル電流の周波数が一つの
搬送波の周波数の２倍となり、等価的に２倍の搬送波周
波数でＰＷＭを行った場合と同等の効果が得られる。更
に、基準波ｅR の位相を商用電源９の電圧ｅU の位相に
同期させることにより前記電流ｉU の位相が商用電源９
の電圧ｅU の位相と同相となり、力率を１とすることが
できる。
【００１６】図４は図３における期間、期間及び期
間におけるインバータ３の動作状態を示したものであ
る。同図において実線で記した配線が通流状態にあるこ
とを示している。基準波ｅR が正の半サイクルにおいて
は商用電源９の電圧ｅU の極性は図４に示す極性とな
る。期間においては、ダイオードＤU とダイオードＤ
Y がオン状態となり、交流リアクトル６に蓄えられたエ
ネルギーが平滑コンデンサ２に放出され、平滑コンデン
サ２を充電するとともに蓄電池１を充電する。この時、
商用電源９から供給される電流ｉU は減少する。次に期
間においては、ダイオードＤU とスイッチング素子Ｓ
V がオン状態にあり、商用電源９が交流リアクトル６を
介して短絡され、商用電源９から供給される電流ｉU が
増大し、それとともに交流リアクトル６に蓄えられるエ
ネルギー（（１／２）×Ｌ×ｉU 2；但し、Ｌは交流リ
アクトル６のインダクタンス）が増大する。この期間に
おいては、蓄電池１への充電電流は平滑コンデンサ２が
供給する。期間においては、スイッチング素子ＳX が
オンされるので、商用電源９が交流リアクトル６を介し
て再び短絡され、商用電源９から供給される電流ｉU も
再び増大して交流リアクトル６にエネルギーが蓄えられ
る。このようにして商用電源９から供給される電流ｉU
が制御されて正弦波形となる。
間におけるインバータ３の動作状態を示したものであ
る。同図において実線で記した配線が通流状態にあるこ
とを示している。基準波ｅR が正の半サイクルにおいて
は商用電源９の電圧ｅU の極性は図４に示す極性とな
る。期間においては、ダイオードＤU とダイオードＤ
Y がオン状態となり、交流リアクトル６に蓄えられたエ
ネルギーが平滑コンデンサ２に放出され、平滑コンデン
サ２を充電するとともに蓄電池１を充電する。この時、
商用電源９から供給される電流ｉU は減少する。次に期
間においては、ダイオードＤU とスイッチング素子Ｓ
V がオン状態にあり、商用電源９が交流リアクトル６を
介して短絡され、商用電源９から供給される電流ｉU が
増大し、それとともに交流リアクトル６に蓄えられるエ
ネルギー（（１／２）×Ｌ×ｉU 2；但し、Ｌは交流リ
アクトル６のインダクタンス）が増大する。この期間に
おいては、蓄電池１への充電電流は平滑コンデンサ２が
供給する。期間においては、スイッチング素子ＳX が
オンされるので、商用電源９が交流リアクトル６を介し
て再び短絡され、商用電源９から供給される電流ｉU も
再び増大して交流リアクトル６にエネルギーが蓄えられ
る。このようにして商用電源９から供給される電流ｉU
が制御されて正弦波形となる。
【００１７】蓄電池１の電圧ＥB は次式で表される。 ＥB ＝√２・ＥU ／ＭＩ ここに、ＥU は商用電源９の電圧の実効値、ＭＩは変調
率で、基準波ｅR の波高値と搬送波ｅC1及びｅC2の波高
値の比で表される。従って、搬送波ｅC1及びｅC2の波高
値を一定とすると、基準波ｅR の波高値を下げれば、蓄
電池１の電圧ＥBは増大し、基準波ｅR の波高値を上げ
れば、蓄電池１の電圧ＥB は減少する。このように変調
率ＭＩを制御することにより蓄電池１の電圧ＥB を制御
することができる。
率で、基準波ｅR の波高値と搬送波ｅC1及びｅC2の波高
値の比で表される。従って、搬送波ｅC1及びｅC2の波高
値を一定とすると、基準波ｅR の波高値を下げれば、蓄
電池１の電圧ＥBは増大し、基準波ｅR の波高値を上げ
れば、蓄電池１の電圧ＥB は減少する。このように変調
率ＭＩを制御することにより蓄電池１の電圧ＥB を制御
することができる。
【００１８】図５は急速充電や蓄電池容量が大きい場合
に採用されるであろう商用電源が三相の場合の実施例を
示したものである。蓄電池１の充電用の電源である商用
電源９が三相の場合には、充電用プラグコード７及び配
電用コンセント８共に３極構造となる。更に、双投形開
閉器４の端子Ｂ3 にも三相の一つの相が接続される。ま
た、交流リアクトル６は三相各相に設置され、各々交流
リアクトル６１が双投形開閉器４の端子Ｂ1 、交流リア
クトル６２が端子Ｂ2 及び交流リアクトル６３が端子Ｂ
3 に接続される。三相の場合の蓄電池充電モードにおけ
るスイッチング素子ＳU 〜ＳZ のゲート信号は図２と同
様にして一つの搬送波と互いに１２０度位相の異なる三
つの基準波の比較により得られるが、動作は単相の場合
と同様であるので説明は省略する。
に採用されるであろう商用電源が三相の場合の実施例を
示したものである。蓄電池１の充電用の電源である商用
電源９が三相の場合には、充電用プラグコード７及び配
電用コンセント８共に３極構造となる。更に、双投形開
閉器４の端子Ｂ3 にも三相の一つの相が接続される。ま
た、交流リアクトル６は三相各相に設置され、各々交流
リアクトル６１が双投形開閉器４の端子Ｂ1 、交流リア
クトル６２が端子Ｂ2 及び交流リアクトル６３が端子Ｂ
3 に接続される。三相の場合の蓄電池充電モードにおけ
るスイッチング素子ＳU 〜ＳZ のゲート信号は図２と同
様にして一つの搬送波と互いに１２０度位相の異なる三
つの基準波の比較により得られるが、動作は単相の場合
と同様であるので説明は省略する。
【００１９】なお、双投形開閉器４の切替えはインバー
タ３の停止時に行われるので、双投形開閉器４が電流を
遮断することはない。従って、双投形開閉器４には特に
電流遮断容量は要求されないので、双投形ナイフスイッ
チの如きものが使用できる。
タ３の停止時に行われるので、双投形開閉器４が電流を
遮断することはない。従って、双投形開閉器４には特に
電流遮断容量は要求されないので、双投形ナイフスイッ
チの如きものが使用できる。
【００２０】また、インバータ３の制御回路１０は三相
交流電動機５の駆動制御と蓄電池１の充電制御の両方を
行う必要があるが、現状の電気自動車の電動機駆動専用
のインバータの制御回路にはマイクロコンピュータが採
用されてソフトウエア制御が行われているので、現状の
制御回路の若干の部品の追加とコンピュータプログラム
の変更とで対応可能である。
交流電動機５の駆動制御と蓄電池１の充電制御の両方を
行う必要があるが、現状の電気自動車の電動機駆動専用
のインバータの制御回路にはマイクロコンピュータが採
用されてソフトウエア制御が行われているので、現状の
制御回路の若干の部品の追加とコンピュータプログラム
の変更とで対応可能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２２】 本来電動機駆動用の装置であるインバ
ータに、充電器としての機能を兼ねさせるようにしたの
で、蓄電池を充電するための電気自動車搭載部品を最小
限に抑えることができ、電気自動車の重量及び価格を低
減することができる。特に電気自動車の重量を低減でき
ることは、蓄電池の蓄積エネルギーを有効に利用する点
で有利となる。
ータに、充電器としての機能を兼ねさせるようにしたの
で、蓄電池を充電するための電気自動車搭載部品を最小
限に抑えることができ、電気自動車の重量及び価格を低
減することができる。特に電気自動車の重量を低減でき
ることは、蓄電池の蓄積エネルギーを有効に利用する点
で有利となる。
【００２３】 現状の電気自動車においては、ＰＷＭ
を基礎とするベクトル制御などの高度な制御を採用し、
電動機を高効率且つ良好な特性で運転するようにしてい
るが、このため、電動機を駆動するインバータにトラン
ジスタやＩＧＢＴ等の自己消弧形素子を採用している。
従って、インバータを充電器として動作させる場合にも
ＰＷＭを容易に行うことができ、商用電源から供給され
る電流の高調波を低減し、且つ、高力率とすることがで
きる。
を基礎とするベクトル制御などの高度な制御を採用し、
電動機を高効率且つ良好な特性で運転するようにしてい
るが、このため、電動機を駆動するインバータにトラン
ジスタやＩＧＢＴ等の自己消弧形素子を採用している。
従って、インバータを充電器として動作させる場合にも
ＰＷＭを容易に行うことができ、商用電源から供給され
る電流の高調波を低減し、且つ、高力率とすることがで
きる。
【００２４】 サイリスタによる位相制御整流器の場
合には、直流部に平滑用の直流リアクトルとコンデンサ
を設置するが、先ず、コンデンサはインバータ回路のコ
ンデンサを使用するので、蓄電池充電のために何らコン
デンサを追加しないでよい。更に、交流リアクトルを設
置するが、この交流リアクトルのインダクタンスは蓄電
池充電モード時のＰＷＭの周波数を高くするほど小さく
できるので、サイリスタによる位相制御整流器の場合の
直流リアクトルに比し大幅に小型軽量化できる。
合には、直流部に平滑用の直流リアクトルとコンデンサ
を設置するが、先ず、コンデンサはインバータ回路のコ
ンデンサを使用するので、蓄電池充電のために何らコン
デンサを追加しないでよい。更に、交流リアクトルを設
置するが、この交流リアクトルのインダクタンスは蓄電
池充電モード時のＰＷＭの周波数を高くするほど小さく
できるので、サイリスタによる位相制御整流器の場合の
直流リアクトルに比し大幅に小型軽量化できる。
【図１】 充電用電源が単相の場合における本発明の一
実施例を示す回路図である。
実施例を示す回路図である。
【図２】 インバータの電動機駆動モードにおけるスイ
ッチング素子のゲート信号波形図である。
ッチング素子のゲート信号波形図である。
【図３】 インバータの蓄電池充電モードにおけるスイ
ッチング素子のゲート信号波形図である。
ッチング素子のゲート信号波形図である。
【図４】 蓄電池充電モードにおけるインバータの動作
状態を示す回路図である。
状態を示す回路図である。
【図５】 充電用電源が三相の場合における実施例を示
す回路図である。
す回路図である。
１ 蓄電池、３ インバータ、４ 双投形開閉器、５
電動機、６ 交流リアクトル、７ 充電用プラグコー
ド、１０ 制御回路
電動機、６ 交流リアクトル、７ 充電用プラグコー
ド、１０ 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 泰憲 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 少なくとも蓄電池（１）と、この蓄電池
（１）の直流電力を交流電力に変換するインバータ
（３）と、このインバータ（３）により駆動される電動
機（５）とからなる駆動装置を備えた電気自動車の充電
器において、前記蓄電池（１）の充電時以外には前記イ
ンバータ（３）の出力を前記電動機（５）に接続し、前
記蓄電池（１）の充電時には充電用プラグコード（７）
からの電力を交流リアクトル（６）を介して前記インバ
ータ（３）に接続する双投形開閉器（４）を設け、さら
に前記蓄電池（１）の充電時以外には前記電動機（５）
の駆動制御を行い、充電時には前記蓄電池（１）の充電
制御を行う制御回路（１０）を設けたことを特徴とする
電気自動車用車載充電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4328267A JPH06178407A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 電気自動車用車載充電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4328267A JPH06178407A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 電気自動車用車載充電器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06178407A true JPH06178407A (ja) | 1994-06-24 |
Family
ID=18208321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4328267A Pending JPH06178407A (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 電気自動車用車載充電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06178407A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007228796A (ja) * | 2004-02-20 | 2007-09-06 | Railway Technical Res Inst | 回路装置及び車両運行システム |
| JP2007244059A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Nissan Motor Co Ltd | 電力変換装置及び電力変換制御システム |
| JP2008172857A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 鉄道車両のバッテリ用充電装置 |
| US7659689B2 (en) | 2006-03-07 | 2010-02-09 | Nissan Motor Co., Ltd | Power conversion apparatus and method and automobile |
| JP2011188601A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Tabuchi Electric Co Ltd | 移動体搭載二次電池の充電システムおよび電動車両 |
| JP2012039854A (ja) * | 2010-06-25 | 2012-02-23 | Valeo Systemes De Controle Moteur | 蓄積手段を充電するためのスイッチングアームのスイッチ制御方法および充電装置 |
| WO2013100559A1 (ko) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | 주식회사 효성 | 전기자동차 충전장치 |
| JP2016106511A (ja) * | 2009-08-31 | 2016-06-16 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 電気車両 |
| US11884168B2 (en) | 2009-12-18 | 2024-01-30 | General Electric Company | Apparatus and method for rapid charging using shared power electronics |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP4328267A patent/JPH06178407A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4523954B2 (ja) * | 2004-02-20 | 2010-08-11 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 回路装置及び車両運行システム |
| JP2007282495A (ja) * | 2004-02-20 | 2007-10-25 | Railway Technical Res Inst | 回路装置及び車両運行システム |
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| JP4516581B2 (ja) * | 2004-02-20 | 2010-08-04 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 回路装置及び車両運行システム |
| JP2010172192A (ja) * | 2004-02-20 | 2010-08-05 | Railway Technical Res Inst | 回路装置及び車両運行システム |
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