JPH06335263A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 モータの電源としてのバッテリに、重量及び
体積の大なるトランスを有する専用の充電器を用いなく
ても充電できるようにする。 【構成】 バッテリ１１の充電時にはこの切換スイッチ
手段２２の切換スイッチ２２Ｖ及び２２Ｗによって単相
交流電源２４が充電用コネクタ２３及びリアクトル２５
を介してインバータ回路１３の出力端子２１Ｖ及び２１
Ｗに接続される。インバータ回路１３のトランジスタ１
５Ｖ及び１５Ｗが制御回路３０によってオンオフ制御さ
れると、リアクトル２５の電磁エネルギーがインバータ
回路１３を介してバッテリ１１に与えられる。この場
合、単相交流電源２４の交流電流ＩＡＣは交流電源電圧
ＶＡＣと同相の正弦波状の波形に制御され、従って、力
率がよいものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリを直流電源と
してモータを駆動するインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気自動車においては、バッテ
リからの直流電源を交流電源に変換してブラシレスモー
タ，インダクションモータ等のモータに供給し、このモ
ータによって変速機，差動ギヤ及び車軸を介してホイー
ルを駆動する構成のものが供給されている。そして、バ
ッテリとしては、充電可能な鉛蓄電池が用いられるのが
一般的である。

【０００３】バッテリが放電して電圧が降下すると、モ
ータを駆動するのに必要な電力が得られなくなるので、
従来より、電気自動車には充電器が搭載されている。こ
の重電器は、外部の交流電源の交流電源電圧を変圧する
トランス及びこのトランスからの交流電圧を整流し平滑
して直流電圧とする整流平滑回路等から構成され、その
入力端子は充電用コネクタに接続され、出力端子はバッ
テリの正負両端子に接続されている。そして、バッテリ
の充電時には充電器は充電用コネクタを介して外部の例
えば３相交流電源に接続されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、バッ
テリを充電するためにトランスを有する充電器が必要
で、この種の充電器のトランスは重量及び体積が大で広
い設置スペースが必要であるとともに、製造コストが増
加する問題があり、特に、電気自動車にとっては不利で
ある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、重量及び体積の大なるトランスを有す
る専用の充電器を用いなくてもバッテリの充電を行なう
ことができるインバータ装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のインバー
タ装置は、バッテリからの直流電源を複数個のスイッチ
ング素子のオンオフに基づき交流電源に変換してモータ
の複数相のステータコイルに供給するインバータ回路
と、リアクトルと、前記インバータ回路と前記モータの
ステータコイルとの間に介在され、前記バッテリの充電
時に前記インバータ回路の出力端子に外部の交流電源を
前記リアクトルを介して接続する切換スイッチ手段と、
前記モータの運転時及び前記バッテリの充電時に応じて
前記インバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御
する制御手段とを具備してなることを特徴とする。

【０００７】請求項２記載のインバータ装置は、請求項
１において、外部の交流電源の電圧を検出する電圧検出
手段と、前記外部の交流電源の電流を検出する電流検出
手段とを備え、制御手段を、前記電圧検出手段からの検
出電圧を基準としてこれと前記電流検出手段からの検出
電流とを比較してインバータ回路のスイッチング素子を
オンオフ制御するように構成するところに特徴を有す
る。

【０００８】請求項３のインバータ装置は、請求項１に
おいて、交流電源の電流を検出する電流検出手段と、基
準交流信号を発生する基準交流信号発生手段とを備え、
制御手段を、前記基準交流信号発生手段からの基準交流
信号と前記電流検出手段からの検出電流とを比較してイ
ンバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御するよ
うに構成するところに特徴を有する。

【０００９】請求項４記載のインバータ装置は、請求項
３において、基準交流信号発生手段を、外部の交流電源
の交流電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検
出回路と、このゼロクロス検出回路の検出するゼロクロ
ス点とゼロクロス点が一致する基準交流信号を発生する
交流信号発生回路とから構成するところに特徴を有す
る。

【００１０】請求項５記載のインバータ装置は、請求項
１において、リアクトルとしてモータのステータコイル
を利用したことを特徴とする。

【００１１】そして、請求項６記載のインバータ装置
は、請求項１において、切換スイッチ手段を、外部の交
流電源が単相の場合には１個の切換スイッチで構成し、
外部交流電源が３相の場合には２個の切換スイッチで構
成することを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１記載のインバータ装置によれば、バッ
テリの充電時には、切換スイッチ手段によって外部の交
流電源がリアクトルを介してインバータ回路の出力端子
に接続される。従って、インバータ回路のスイッチング
素子のオンオフ制御を繰返すと、リアクトルに交流電源
から断続的に電流が流れて電磁エネルギーが蓄積され、
その電磁エネルギーがインバータ回路を介してバツテリ
に与えられてこれを充電するようになる。従って、重量
及び体積の大なるトランスを有する専用の充電器を用い
なくても、切換スイッチ手段による充電側への切換えと
制御手段によるインバータ回路の制御だけでバッテリの
充電を行なうことができるものである。

【００１３】請求項２記載のインバータ装置によれば、
リアクトルに流れる電流は外部の交流電源の交流電源電
圧に追従するようになり、従って、力率をよくすること
ができる。

【００１４】請求項３記載のインバータ装置によれば、
請求項２と略同様の作用が得られ、特に、交流電源電圧
を検出する電圧検出手段を設けなくてもよいので、絶縁
構造が簡単になり、しかも、交流電源電圧の歪の影響を
受けることもない。

【００１５】請求項４記載のインバータ装置によれば、
基準交流信号発生手段からの基準交流信号は、そのゼロ
クロス点が交流電源電圧のゼロクロス点と一致したもの
となるので、請求項２と同様に力率をよくすることがで
きる。

【００１６】請求項５記載のインバータ装置によれば、
リアクトルとしてモータのステータコイルを利用してい
るので。それだけ部品点数を少なくなし得る。

【００１７】そして、請求項６記載のインバータ装置に
よれば、切換スイッチ手段は、外部の交流電源が単相の
場合には１個の切換スイッチ及び３相の場合には２個の
切換スイッチで構成したので、各相に切換スイッチを設
ける場合に比し切換スイッチ数を少なくなし得る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を電気自動車に適用した第１の
実施例につき、図１乃至図５を参照しながら説明する。

【００１９】先ず、全体構成を示す図２において、電気
自動車１には、モータとしてブラシレスモータ２が搭載
されている。このブラシレスモータ２は、図１に示すよ
うに、複数相例えば３相のステータコイル３Ｕ，３Ｖ及
び３Ｗを有するステータ３と、永久磁石形のロータ４と
を備えている。そして、このブラシレスモータ２によっ
て、変速機５及び差動ギヤ６を介して後側ホイール７，
７の車軸８，８が駆動されるようになっている。尚、電
気自動車１の前側ホイール９，９の車軸１０，１０は非
駆動である。そして、電気自動車１には鉛蓄電池等の充
電可能なバッテリ１１が搭載されており、このバッテリ
１１からの直流電源がインバータ装置１２によって交流
電源に変換されて前記ブラシレスモータ２に供給される
ようになっている。

【００２０】さて、インバータ装置１２の具体的構成に
つき、図１に従って述べる。インバータ回路１３は、６
個のスイッチング素子たるＮＰＮ形のトランジスタ１４
Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ及び１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗを３相
ブリッジ接続して構成されたもので、夫々のコレクタ，
エミッタ間には、フライホイールダイオード１６Ｕ，１
６Ｖ，１６Ｗ及び１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗが接続されて
いる。そして、このインバータ回路１３の入力端子１
８，１９はバッテリ１１の正，負端子に夫々接続され、
そして、その入力端子１８，１９間には平滑用コンデン
サ２０が接続されている。

【００２１】インバータ回路１３の出力端子２１Ｕ，２
１Ｖ，２１Ｗは、切換スイッチ手段２２を構成する切換
スイッチ２２Ｕ，２２Ｖ及び２２Ｗの各可動接片ｃに接
続されている。これらの切換スイッチ２２Ｕ，２２Ｖ及
び２２Ｗは、手動操作によって連動して切換えられるも
ので、夫々走行側（運転側）の固定接片ａと充電側の固
定接片ｂとを有する。そして、切換スイッチ２２Ｕ，２
２Ｖ及び２２Ｗの各走行側の固定接片ａはブラシレスモ
ータ２のステータコイル３Ｕ，３Ｖ及び３Ｗの各一端子
に接続されている。尚、ステータコイル３Ｕ，３Ｖ及び
３Ｗの各他端子は共通に接続されている。

【００２２】充電用コネクタ２３は、外部の交流電源た
る１００ボルトの単相交流電源２４に接続されるもの
で、その一方の端子はリアクトル２５を介して切換スイ
ッチ２２Ｖの充電側の固定接片ｂに接続され、他方の端
子は切換スイッチ２２Ｗの充電側の固定接片ｂに接続さ
れている。

【００２３】尚、ブラシレスモータ２には、ロータ４の
回転位置を検出するホールＩＣからなる位置検出素子２
６Ｕ，２６Ｖ及び２６Ｗが配設され、バッテリ１１の
正，負端子間には直流電圧検出器２７が接続され、充電
用コネクタ２３の両端子間には電圧検出手段たる交流電
圧検出器２８が接続され、そして、充電用コネクタ２３
の他方の端子側の電路には電流検出手段たる交流電流検
出器２９が配設されている。

【００２４】制御手段たる制御回路３０は、マイクロコ
ンピュータを主体として構成されたもので、入力ポート
Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５及びＩ６には、交流電流
検出器２９，交流電圧検出器２８，位置検出素子２６
Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗ及び直流電圧検出器２７の各出力端
子が接続され、出力ポートＯ１，Ｏ２，Ｏ３及びＯ４，
Ｏ５，Ｏ６はトランジスタ１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ及び
１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗの各ベースに接続されていて、
後述するように電気自動車１の制御を行なうようになっ
ている。尚、制御回路３０の一つの出力ポートＯ７は、
図２に示すように、変速機５の制御端子に接続されてい
る。

【００２５】次に、本実施例の作用につき、図３乃至図
５をも参照しながら説明する。先ず、電気自動車１の走
行時の動作について述べるに、図４は、電気自動車１の
走行時の各部の波形図である。即ち、電気自動車１を走
行させる場合には、切換スイッチ手段２２の切換スイッ
チ２２Ｕ，２２Ｖ及び２２Ｗの可動接片ｃを走行側の固
定接片ａに接触（オン）させる。

【００２６】位置検出素子２６Ｕ，２６Ｖ及び２６Ｗ
は、ブラシレスモータ２のロータ４の回転に応じて図４
（ａ），（ｂ）及び（ｃ）で示すようなハイレベルの位
置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ及びＨｗを出力するようになって
いる。制御回路３０は、これらの位置検出信号Ｈｕ，Ｈ
ｖ及びＨｗを受けてこれらに基づき図４（ｄ），
（ｅ），（ｆ）及び（ｇ），（ｈ），（ｉ）に示すよう
な制御信号（ゲート信号）Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ及びＳｘ，
Ｓｙ，Ｓｗを出力し、インバータ回路１３のスイッチン
グ素子１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗ及び１５Ｕ，１５Ｖ及び
１５Ｗをオンオフ制御する。これにより、インバータ回
路１３の出力端子２１Ｕ，２１Ｖ及び２１Ｗには図４
（ｊ），（ｋ）及び（ｌ）に示すような電圧Ｖｕ，Ｖｖ
及びＶｗが生じてこれらがブラシレスモータ２のステー
タコイル３Ｕ，３Ｖ及び３Ｗに供給され、ロータ４が回
転する。従って、電気自動車１が走行するのである。

【００２７】この場合、制御回路３０は、位置検出信号
Ｈｕ，Ｈｖ及びＨｗのいずれかを基にブラシレスモータ
２の回転数を検出し、図示しないアクセルの開度に応じ
てトランジスタ１４Ｕ，１４Ｖ及び１４ＷをＰＷＭ制御
し、以て、ブラシレスモータ２の回転数を制御するとと
もに、変速機５に制御信号を与えてその変速比の制御を
行なう。

【００２８】さて、バッテリ１１の充電時の動作につい
て述べるに、図５はバッテリ１１の充電時の各部の波形
図である。即ち、バッテリ１１を充電させる場合には、
切換スイッチ手段２２の切換スイッチ２２Ｕ，２２Ｖ及
び２２Ｗの可動接片ｃを充電側の固定接片ｂに接触（オ
ン）させる。そして、充電用コネクタ２３を単相交流電
源２４に接続する。

【００２９】制御回路３０には、単相交流電源２４の交
流電源電圧ＶＡＣ（図５（ａ））を検出する交流電圧検
出器２８の検出電圧Ｖａｃ（図５（ｂ）），単相交流電
源２４の交流電流ＩＡＣ（図５（ｆ））を検出する交流
電流検出器２９の検出電流Ｉａｃ（図５（ｅ））及びバ
ッテリ１１の電圧ＶＤＣを検出する直流電圧検出器２７
の検出電圧Ｖｄｃがデジタル信号として与えられる。

【００３０】図３は、バッテリ１１を充電する場合の制
御回路３０のルーチンを機能別のブロック線図として示
したものである。即ち、検出電圧Ｖａｃは極性判定回路
３１に与えられるとともに比較回路３３にも与えられ
る。極性判定回路３１は検出電圧Ｖａｃの極性を判定す
るもので、検出電圧Ｖａｃが正半波のときには出力信号
をハイレベルとし、負半波のときには出力信号をロウレ
ベルとする。そして、この極性判定回路３１の出力信号
はアンド回路３３に与えられるとともにノット回路３４
を介してアンド回路３５に与えられる。

【００３１】比較回路３２は、検出電圧Ｖａｃの他に検
出電流Ｉａｃも与えられていて、検出電圧Ｖａｃを基準
としてこれと検出電流Ｉａｃとを比較し（実際には、検
出電流Ｉａはこれと比例した電圧に変換されて検出電圧
Ｖａｃと比較されるのであるが、ここでは、説明の便宜
上、検出電圧Ｖａｃと検出電流Ｉａｃとの比較と表現す
る。）、検出電流Ｉａｃが検出電圧Ｖａｃより小のとき
には出力信号をハイレベルとし、検出電流Ｉａｃが検出
電圧Ｖａｃより大のときには出力信号をロウレベルとす
る。そして、この比較回路３２の出力信号はアンド回路
３３，３５にともに与えられる。

【００３２】過充電検出回路３６には検出電圧Ｖｄｃが
与えられるようになっている。この過充電検出回路３６
は、検出電圧Ｖｄｃが設定値を超えると、過充電と判断
して出力信号をハイレベルからロウレベルに反転させる
ようになっている。この過充電検出回路３６の出力信号
もアンド回路３３，３５に与えられるようになってい
る。そして、アンド回路３３及び３５の出力信号は制御
信号Ｓｙ及びＳｚとしてトランジスタ１５Ｖ及び１５Ｗ
のベースに夫々与えられるようになっている。

【００３３】而して、検出電圧Ｖａｃが正半波のときに
は、極性判定回路３１の出力信号はハイレベルとなるの
で、アンド回路３３の出力信号たる制御信号Ｓｙはハイ
レベル（図５（ｃ））になるが、アンド回路３５の出力
信号たる制御信号Ｓｚはロウレベル（図５（ｄ））のま
まとなる。従って、インバータ回路１３のトランジスタ
１５Ｖがオンし、リアクトル２５には切換スイッチ２２
Ｖの固定接片ｂ，可動接片ａ，出力端子２１Ｖ，トラン
ジスタ１５Ｖ，フライホイールダイオード１７Ｗ，出力
端子２１Ｗ及び切換スイッチ２２Ｗの可動接片ａ，固定
接片ｂの経路で電流ＩＡＤが流れ、このリアクトル２５
に電磁エネルギーが蓄積される。

【００３４】その後、トランジスタ１５Ｖのオン状態の
継続により電流ＩＡＣが増加して検出電流Ｉａｃが検出
電圧Ｖａｃより大になると、比較回路３２の出力信号が
ロウレベルとなるので、制御信号Ｓｙもロウレベルとな
り、トランジスタ１５Ｖがオフする。これにより、リア
クトル２５に蓄積された電磁エネルギーはフライホイー
ルダイオード１６Ｖを通してバッテリ１１に与えられる
ようになり、そのバッテリ１１が充電される。

【００３５】更に、電流ＩＡＣが減少して検出電流Ｉａ
ｃが検出電圧Ｖａｃより小になると、比較回路３２の出
力信号が再びハイレベルになるので、制御信号Ｓｙもハ
イレベルになり、トランジスタ１５Ｖが再びオンする。
以下、同様の動作を繰返すようになる。

【００３６】検出電圧Ｖａｃが負半波のときには、極性
判定回路３１の出力信号はロウレベルになるので、制御
信号Ｓｙはロウレベルのままとなり、代りに、制御信号
Ｓｚがハイレベルとなり、トランジスタ１５Ｗがオンさ
れる。トランジスタ１５Ｗのオンオフ動作はトランジス
タ１５Ｖと同様である。

【００３７】即ち、制御回路３０は、図５（ｅ）で示す
ように、検出電流Ｉａｃ（実際には電圧変換された波
形）が検出電圧Ｖａｃに追従するようにトランジスタ１
５Ｖ及び１５Ｗをオンオフ制御するものであり、これに
より、図５（ｆ）に示すように、単相交流電源２４の電
流ＩＡＣは電圧ＶＡＣと同相の正弦波状の波形に制御さ
れる。

【００３８】尚、検出電圧Ｖｄｃが設定値を超えると、
制御回路３０の機能ブロックたる過充電検出回路３６が
出力信号をロウレベルとするので、アンド回路３３，３
５の双方が無効化されて、制御信号Ｓｙ，Ｓｚはロウレ
ベルとなり、従って、バッテリ１１への充電動作は停止
されるようになる。

【００３９】このように、本実施例によれば、バッテリ
１１の充電時には、切換スイッチ手段２２の切換スイッ
チ２２Ｖ，２２Ｗによって外部の単相交流電源２４がリ
アクトル２５を介してインバータ回路１３の出力端子２
１Ｖ，２１Ｗに接続される。従って、制御回路３０によ
りインバータ回路１３のトランジスタ１５Ｖ，１５Ｗの
オンオフ制御を繰返すと、リアクトル２５に単相交流電
源２４から断続的に電流が流れて電磁エネルギーが蓄積
され、その電磁エネルギーがインバータ回路１３を介し
てバッテリ１１に与えられてこれを充電するようにな
る。これにより、重量及び体積の大なるトランスを有す
る専用の充電器を用いなくても、バッテリ１１への充電
を行なうことができるので、電気自動車１１にとって専
用の充電器のトランスの分だけ軽量となり、且つ、その
分だけ設置スペースをとる必要がなくなり、しかも、切
換スイッチ手段２２による充電側の切換えと制御回路３
０によるインバータ回路１３の制御だけでバッテリ１１
への充電を行なうことができるので、製造コストも低減
でき、電気自動車１としては極めて有利である。

【００４０】更に、制御回路３０は、検出電流Ｉａｃが
検出電圧Ｖａｃに追従するようにインバータ回路１３の
トランジスタ１５Ｖ，１５Ｗをオンオフ制御するので、
外部の単相交流電源２４の交流電圧ＶＡＣに対して交流
電流ＩＡＣを同位相の正弦波状の波形に制御することが
でき、従って、力率が１００％近くなって、隣接する電
子機器に悪影響を与えることがない。

【００４１】図６は本発明の第２の実施例であり、前記
実施例における図１及び図３と同一部分には同一符号を
付して示し、以下異なる部分について説明する。

【００４２】即ち、充電用コネクタ２３の両端子間に
は、前記交流電圧検出器２８の代りにゼロクロス検出回
路３７が接続されており、このゼロクロス検出回路３７
は、単相交流電源２４の交流電圧ＶＡＣのゼロクロス点
を検出してゼロクロス点検出信号を出力するようになっ
ている。制御回路３０においては、前記極性判定回路３
１の代りに基準クロック発生回路３８及び交流信号発生
回路３９が機能的に設けられており、これらは前記ゼロ
クロス検出回路３７とともに基準交流信号発生手段４０
を構成する。

【００４３】而して、交流信号発生回路３９には、ゼロ
クロス検出回路３７からのゼロクロス点検出信号と基準
クロック発生回路３８からの基準クロックとが与えられ
ており、交流信号発生回路３９は、これらのゼロクロス
点検出信号と基準クロックとに基づいてゼロクロス点が
交流電圧ＶＡＣのゼクロス点と一致する、即ち、交流電
圧ＶＡＣと同位相の基準交流信号Ｖａｃ´を生成して比
較回路３２に与えるようになっている。又、交流信号発
生回路３９は、基準交流信号が正半波のときにはハイレ
ベルに及び負半波のときにはロウレベルになる出力信号
をを出力するようになっており、この出力信号はアンド
回路３３に与えられるとともにノット回路３４を介して
アンド回路３５に与えられるようになっている。

【００４４】従って、この第２の実施例では、第１の実
施例の検出電圧Ｖａｃの代りに基準交流信号Ｖａｃ´が
用いられるだけであるので、その作用は略同様であり、
同様の効果が得られる。しかも、この第２の実施例によ
れば、基準交流信号発生手段４０によって基準交流信号
Ｖａｃ´を得ているので、交流電源電圧ＶＡＣに歪があ
ってもその影響を受けることはなく、又、交流電源電圧
ＶＡＣを検出しないので、絶縁アンプ等の高価な回路素
子を用いなくてもよく、絶縁構造を簡単になし得る。

【００４５】図７は本発明の第３の実施例であり、前記
第１の実施例における図１と同一部分には同一符号を付
して示し、以下、異なる部分について説明する。

【００４６】即ち、この実施例では、リアクトル２５は
設けられておらず、代りに次のように構成されている。
切換スイッチ手段２２における切換スイッチ２２Ｕ，２
２Ｖ及び２２Ｗの各可動接片ｃはブラシレスモータ２に
おけるステータコイル３Ｕ，３Ｖ及び３Ｗの各一端子に
接続され、各走行側の固定接片ａはインバータ回路１３
（図１参照）の出力端子２１Ｕ，２１Ｖ及び２１Ｗに接
続されている。更に、切換スイッチ２２Ｖの充電側の固
定接片ｂは出力端子２１Ｖに接続され、切換スイッチ２
２Ｗの両固定接片ａ，ｂは充電用コネクタ２３の両端子
に接続されている。

【００４７】従って、切換スイッチ手段２２が充電側に
切換えられて各切換スイッチ２２Ｕ，２２Ｖ及び２２Ｗ
の可動接片ｃが充電側の固定接片ｂに接触（オン）した
場合には、単相交流電源２４による交流電流ＩＡＣ´は
ブラシレスモータ２のステータコイル３Ｗ及び３Ｖの直
列回路に流れるようになる。即ち、ブラシレスモータ２
のステータコイル３Ｖ，３Ｗがリアクトル２５の代りを
なすものである。

【００４８】これにより、この第３の実施例では特別に
リアクトル２５を設ける必要がなくて、それだけ部品点
数を節減し得、コストの低減を図ることができる。

【００４９】図８は本発明の第４の実施例であり、前記
第１の実施例における図１と同一部分には同一符号を付
して示し、以下、異なる部分について説明する。

【００５０】即ち、切換スイッチ手段２２は１個の切換
スイッチ２２Ｗのみで構成されている。従って、インバ
ータ回路１３（図１参照）の出力端子２１Ｕ及び２１Ｖ
はステータコイル３Ｕ及び３Ｖの各一端子に直接接続さ
れている。従って、リアクトル２５も出力端子２１Ｖに
直接接続されている。

【００５１】この第４の実施例の作用も第１の実施例と
略同様であり、同様の効果が得られるものであり、しか
も、大電流が流れる切換スイッチの数を節減できるとい
う利点がある。

【００５２】図９は本発明の第５の実施例であり、前記
第１の実施例における図１と同一部分には同一符号を付
して示し、以下、異なる部分について説明する。

【００５３】即ち、この実施例では、外部の交流電源と
して単相交流電源２４の代りに１００ボルトの３相交流
電源４１を用いるようにしたものであり、従って、単相
用の充電用コネクタ２３の代りに３相用の充電用コネク
タ４２が用いられている。又、切換スイッチ手段２２は
２個の切換スイッチ２２Ｖ及び２２Ｗによって構成され
ている。従って、インバータ回路１３（図１参照）の出
力端子２１Ｕはステータコイル３Ｕの一端子に直接接続
されている。更に、３個のリアクトル４３Ｕ，４３Ｖ及
び４３Ｗが用いられ、リアクトル４３Ｕ，４３Ｖ及び４
３Ｗの各一方の端子は充電用コネクタ４２の各相の端子
に接続されており、リアクトル４３Ｕの他方の端子は出
力端子２１Ｕに接続され、リアクトル４３Ｖの他方の端
子は切換スイッチ２１Ｖの充電側の固定接片ｂに接続さ
れ、リアクトル４３Ｗの他方の端子は切換スイッチ２２
Ｗの充電側の固定接片ｂに接続されている。

【００５４】尚、この実施例の場合、バッテリ１１の充
電時にはインバータ回路１３のトランジスタ１５Ｕ，１
５Ｖ及び１５Ｗをオンオフ制御する必要があるが、その
作用は原理的には前記第１の実施例と同様である。そし
て、外部の交流電源として３相交流電源４１を用いて
も、切換スイッチ手段２２としては２個の切換スイッチ
２２Ｖ及び２２Ｗで済む利点がある。

【００５５】尚、上記各実施例では、ブラシレスモータ
２によって変速機５及び差動ギヤ６を介してホイール７
の車軸８を駆動するようにしたが、ブラシレスモータ２
によって直接車軸８を駆動するようにしてもよい。

【００５６】又、上記各実施例では、モータとしてブラ
シレスモータ２を用いるようにしたが、代りに、インダ
クションモータ或いはリラクタンスモータを用いるよう
にしてもよい。

【００５７】更に、上記各実施例においては、切換スイ
ッチ手段２２として切換スイッチ２２Ｕ，２２Ｖ，２２
Ｗを用いるようにしたが、代りに、リレー，交流ブレー
カ等を用いるようにしてもよい。

【００５８】その他、本発明は上記した実施例にのみ限
定されるものではなく、例えば、電気自動車に限らずバ
ッテリを電源としてモータを駆動するインバータ装置を
必要とする装置全般に適用することができる等、要旨を
逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論
である。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りであるの
で、次のような効果を奏する。請求項１記載のブラシレ
スモータによれば、運転及び充電の切換えを行なう切換
スイッチ手段及びリアクトルを設けて、これらとインバ
ータ回路のスイッチング素子とによって外部の交流電源
からバッテリに充電を行なうようにしたので、重量及び
体積が大なるトランスを有する専用の充電器を用いなく
てもよく、トランスのための広い設置スペースを必要と
せず、製造コストを低減することができる。

【００６０】請求項２記載のインバータ装置によれば、
外部の交流電源の交流電源電圧を検出する電圧検出手段
の検出電圧にその交流電源の交流電流を検出する電流検
出手段の検出電流を追従させるようにしたので、力率を
よくすることができる。

【００６１】請求項３記載のインバータ装置によれば、
電圧検出手段による検出電圧の代りに基準交流信号発生
手段からの基準交流信号を用いるようにしたので、交流
電源電圧の歪の悪影響を受けることがなく、絶縁構造を
簡単になし得る。

【００６２】請求項４記載のインバータ装置によれば、
基準交流信号発生手段からの基準交流信号のゼロクロス
点を交流電源電圧のゼロクロス点と一致させるようにし
たので、交流電源電圧とは別に生成された基準交流信号
を用いても力率をよくすることができる。

【００６３】請求項５記載のインバータ装置によれば、
リアクトルの代りにモータのステータコイルを用いるよ
うにしたので、それだけ部品点数を少なくなし得、コス
トの低減を図ることができる。

【００６４】そして、請求項６記載のインバータ装置に
よれば、切換スイッチ手段を、外部の交流電源が単相の
場合には１個の切換スイッチで構成し、交流電源が３相
の場合には２個の切換スイッチで構成するようにしたの
で、大電流が流れる切換スイッチの数を少なくすること
ができ、コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気的構成図

【図２】電気自動車の構成説明図

【図３】制御回路の充電時のルーチンを機能ブロックで
示した図

【図４】走行時の各部の波形図

【図５】充電時の各部の波形図

【図６】本発明の第２の実施例を示す図３相当図

【図７】本発明の第３の実施例を示す要部の電気的構成
図

【図８】本発明の第４の実施例を示す要部の電気的構成
図

【図９】本発明の第５の実施例を示す要部の電気的構成
図

【符号の説明】

図面中、１は電気自動車、２はブラシレスモータ（モー
タ）、３はステータ、３Ｕ乃至３Ｗはステータコイル、
４はロータ、１１はバッテリ、１２はインバータ装置、
１３はインバータ回路、１４Ｕ乃至１４Ｗ及び１５Ｕ乃
至１５Ｗはトランジスタ（スイッチング素子）、１６Ｕ
乃至１６Ｗ及び１７Ｕ乃至１７Ｗはフライホイールダイ
オード、２１Ｕ乃至２１Ｗは出力端子、２２は切換スイ
ッチ手段、２２Ｕ乃至２２Ｗは切換スイッチ、２３は充
電用コネクタ、１４は単相交流電源（外部の交流電
源）、２５はリアクトル、２８は交流電圧検出器（電圧
検出手段）、２９は交流電流検出器（電流検出手段）、
３０は制御回路（制御手段）、３７はゼロクロス検出回
路、３８は基準クロック発生回路、３９は交流信号発生
回路、４０は基準交流信号発生手段、４１は３相交流電
源（外部の交流電源）、４２は充電用コネクタ、４３Ｕ
乃至４３Ｗはリアクトルを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名切 卓男 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリからの直流電源を複数個のスイ
   ッチング素子のオンオフに基づき交流電源に変換してモ
   ータの複数相のステータコイルに供給するインバータ回
   路と、 リアクトルと、 前記インバータ回路と前記モータのステータコイルとの
   間に介在され、前記バッテリの充電時に前記インバータ
   回路の出力端子に外部の交流電源を前記リアクトルを介
   して接続する切換スイッチ手段と、 前記モータの運転時及び前記バッテリの充電時に応じて
   前記インバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御
   する制御手段とを具備してなるインバータ装置。
2. 【請求項２】 外部の交流電源の電圧を検出する電圧検
   出手段と、 前記外部の交流電源の電流を検出する電流検出手段とを
   備え、 制御手段は、前記電圧検出手段からの検出電圧を基準と
   してこれと前記電流検出手段からの検出電流とを比較し
   てインバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御す
   るように構成されていることを特徴とする請求項１記載
   のインバータ装置。
3. 【請求項３】 交流電源の電流を検出する電流検出手段
   と、 基準交流信号を発生する基準交流信号発生手段とを備
   え、 制御手段は、前記基準交流信号発生手段からの基準交流
   信号と前記電流検出手段からの検出電流とを比較してイ
   ンバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御するよ
   うに構成されていることを特徴とする請求項１記載のイ
   ンバータ装置。
4. 【請求項４】 基準交流信号発生手段は、外部の交流電
   源の交流電源電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス
   検出回路と、このゼロクロス検出回路の検出するゼロク
   ロス点とゼロクロス点が一致する基準交流信号を発生す
   る交流信号発生回路とから構成されていることを特徴と
   する請求項３記載のインバータ装置。
5. 【請求項５】 リアクトルとしてモータのステータコイ
   ルを利用したことを特徴とする請求項１記載のインバー
   タ装置。
6. 【請求項６】 切換スイッチ手段は、外部の交流電源が
   単相の場合には１個の切換スイッチで構成され、外部の
   交流電源が３相の場合には２個の切換スイッチで構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のインバータ装
   置。