JPH07298513A - 電気車用バッテリ充電器 - Google Patents
電気車用バッテリ充電器Info
- Publication number
- JPH07298513A JPH07298513A JP6091045A JP9104594A JPH07298513A JP H07298513 A JPH07298513 A JP H07298513A JP 6091045 A JP6091045 A JP 6091045A JP 9104594 A JP9104594 A JP 9104594A JP H07298513 A JPH07298513 A JP H07298513A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arms
- power supply
- input
- semiconductor switch
- commercial power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電力用半導体の使用数を減らし、効率を増加さ
せるのに好適な電気車用バッテリ充電器を提供するこ
と。 【構成】商用電源装置，入力リアクトル，入力電流セン
サ，半導体スイッチとこのスイッチの制御回路，絶縁ト
ランス，絶縁トランスの出力を整流する整流回路，電流
を平滑する出力リアクトル，出力電流センサにおいて、
半導体スイッチは３アームを有するインバータ回路と
し、第１と第２のアームの中間点に、商用電源装置と入
力リアクトルを直列に接続して、第２と第３のアームの
中間点に、絶縁トランスの１次コイルを接続し、インバ
ータ回路の（＋）電源線と（−）電源線にコンデンサを
接続したバッテリ充電器制御回路。 【効果】半導体スイッチＱ３と半導体スイッチＱ４を共
用したのでスイッチングのオフにおける損失を低減でき
た。
せるのに好適な電気車用バッテリ充電器を提供するこ
と。 【構成】商用電源装置，入力リアクトル，入力電流セン
サ，半導体スイッチとこのスイッチの制御回路，絶縁ト
ランス，絶縁トランスの出力を整流する整流回路，電流
を平滑する出力リアクトル，出力電流センサにおいて、
半導体スイッチは３アームを有するインバータ回路と
し、第１と第２のアームの中間点に、商用電源装置と入
力リアクトルを直列に接続して、第２と第３のアームの
中間点に、絶縁トランスの１次コイルを接続し、インバ
ータ回路の（＋）電源線と（−）電源線にコンデンサを
接続したバッテリ充電器制御回路。 【効果】半導体スイッチＱ３と半導体スイッチＱ４を共
用したのでスイッチングのオフにおける損失を低減でき
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気車に車載されるバッ
テリの充電装置に係り、特に、電力用半導体の使用数を
減らし、効率を増加させるのに好適な電気車用バッテリ
充電器に関するものである。
テリの充電装置に係り、特に、電力用半導体の使用数を
減らし、効率を増加させるのに好適な電気車用バッテリ
充電器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来バッテリ駆動車の充電装置としては
特開昭59−61402 号公報にあるように、インバータとバ
ッテリを有する電気車にトランスを接続し、バッテリを
充電する技術が知られている。
特開昭59−61402 号公報にあるように、インバータとバ
ッテリを有する電気車にトランスを接続し、バッテリを
充電する技術が知られている。
【０００３】上記従来技術によれば、トランスは商用電
源の周波数で使用するため、必然的に重量が大きくなっ
てしまった。
源の周波数で使用するため、必然的に重量が大きくなっ
てしまった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、トラ
ンスを高周波で使用してトランスの重量を低減すると使
用する半導体の数が増加するのを低減し、効率を低下さ
せないようにした車載バッテリの充電装置を提供するに
ある。
ンスを高周波で使用してトランスの重量を低減すると使
用する半導体の数が増加するのを低減し、効率を低下さ
せないようにした車載バッテリの充電装置を提供するに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】充電器の容量が大きくな
ると、例えば電気車などに使用されるバッテリを充電す
る場合、商用電源の入力電流を入力電圧に比例した正弦
波（力率１に近づけた制御）にしておく必要がある。も
しコンデンサ入力整流回路を使用すると、急峻な大電流
が商用電源に流れ、受電装置が大きくなるとか、ヒュー
ズが切れるとかの不具合が生じる。
ると、例えば電気車などに使用されるバッテリを充電す
る場合、商用電源の入力電流を入力電圧に比例した正弦
波（力率１に近づけた制御）にしておく必要がある。も
しコンデンサ入力整流回路を使用すると、急峻な大電流
が商用電源に流れ、受電装置が大きくなるとか、ヒュー
ズが切れるとかの不具合が生じる。
【０００６】それと、バッテリの充電電流はバッテリ寿
命の点で、脈動の小さい方が望まれている。商用電源の
入力電流を入力電圧に比例した正弦波にすると、その入
力エネルギーは周波数が倍となる正弦波となる。バッテ
リの電圧を一定とすると出力の電流は入力エネルギーに
比例する。つまり力率１の制御を行うとバッテリ充電電
流は脈動する。これを防止するのに電解コンデンサに入
力エネルギーを蓄えそして電解コンデンサの電圧で定電
流充電制御回路を設ければよい。
命の点で、脈動の小さい方が望まれている。商用電源の
入力電流を入力電圧に比例した正弦波にすると、その入
力エネルギーは周波数が倍となる正弦波となる。バッテ
リの電圧を一定とすると出力の電流は入力エネルギーに
比例する。つまり力率１の制御を行うとバッテリ充電電
流は脈動する。これを防止するのに電解コンデンサに入
力エネルギーを蓄えそして電解コンデンサの電圧で定電
流充電制御回路を設ければよい。
【０００７】つまり力率１の制御，脈動電流の小さな充
電電流制御が必要である。
電電流制御が必要である。
【０００８】そこで、半導体スイッチ回路は、逆並列の
ダイオードを有した半導体スイッチを用いた３アームを
有するインバータ回路とし、第１と第２のアームの中間
点に商用電源装置と入力リアクトルを直列に接続する。
そして、第２と第３のアームの中間点に、絶縁トランス
の１次コイルを接続する。
ダイオードを有した半導体スイッチを用いた３アームを
有するインバータ回路とし、第１と第２のアームの中間
点に商用電源装置と入力リアクトルを直列に接続する。
そして、第２と第３のアームの中間点に、絶縁トランス
の１次コイルを接続する。
【０００９】また商用電源の入力電流を検出する電流セ
ンサ，バッテリの充電電流を検出する電流センサを設置
しておく。
ンサ，バッテリの充電電流を検出する電流センサを設置
しておく。
【００１０】
【作用】インバータ回路の、第１と第２のアームの中間
点に、商用電源装置と入力リアクトルを直列に接続し、
半導体スイッチのオン・オフを制御していくことにより
力率１の制御ができる。そしてコンデンサにエネルギー
が蓄えられる。つまり電圧として表れる。
点に、商用電源装置と入力リアクトルを直列に接続し、
半導体スイッチのオン・オフを制御していくことにより
力率１の制御ができる。そしてコンデンサにエネルギー
が蓄えられる。つまり電圧として表れる。
【００１１】コンデンサの電圧は、インバータ回路の、
第２と第３のアームの中間点に接続されたトランスの１
次コイルを介して通電することによりバッテリを充電す
る。この動作は、直流電源と半導体ブリッジ回路から構
成される一般的な回路である。
第２と第３のアームの中間点に接続されたトランスの１
次コイルを介して通電することによりバッテリを充電す
る。この動作は、直流電源と半導体ブリッジ回路から構
成される一般的な回路である。
【００１２】
【実施例】以下本発明の第１の実施例を図１−図３にて
説明する。
説明する。
【００１３】商用電源装置１からのコネクタＡ２−１，
コネクタＢ２−２の端子から各々入力リアクトルＡＣＬ
３，入力電流センサ４を介し、半導体スイッチ（インバ
ータという）５の第１のアーム（Ｑ１ Ｑ２）と第２の
アーム（Ｑ３ Ｑ４）の中間接続点に接続する。半導体
スイッチ（インバータという）５の（＋）電源線６と
（−）電源線７にコンデンサＣ２を接続する。半導体ス
イッチ（インバータという）５の第２のアーム（Ｑ３
Ｑ４）と第３のアーム（Ｑ５ Ｑ６）の中間接続点か
ら、絶縁トランス９の１次コイル１０を接続し、２次コ
イル１１ダイオードブリッジからなる整流回路１２そし
て出力リアクトル１３と、出力電流センサ１４を介し
て、バッテリ１５に接続する。
コネクタＢ２−２の端子から各々入力リアクトルＡＣＬ
３，入力電流センサ４を介し、半導体スイッチ（インバ
ータという）５の第１のアーム（Ｑ１ Ｑ２）と第２の
アーム（Ｑ３ Ｑ４）の中間接続点に接続する。半導体
スイッチ（インバータという）５の（＋）電源線６と
（−）電源線７にコンデンサＣ２を接続する。半導体ス
イッチ（インバータという）５の第２のアーム（Ｑ３
Ｑ４）と第３のアーム（Ｑ５ Ｑ６）の中間接続点か
ら、絶縁トランス９の１次コイル１０を接続し、２次コ
イル１１ダイオードブリッジからなる整流回路１２そし
て出力リアクトル１３と、出力電流センサ１４を介し
て、バッテリ１５に接続する。
【００１４】スイッチの制御回路８はインバータの半導
体スイッチ５（ここではＩＧＢＴを使用している）のオ
ン・オフ信号を印加し、電流を制御している。
体スイッチ５（ここではＩＧＢＴを使用している）のオ
ン・オフ信号を印加し、電流を制御している。
【００１５】コネクタＡ２−１，コネクタＢ２−２の端
子にコンデンサＣ１を接続する。これは半導体スイッチ
５からの高周波電流をバイパスさせ、機器の外部にノイ
ズが出ないようにするものである。
子にコンデンサＣ１を接続する。これは半導体スイッチ
５からの高周波電流をバイパスさせ、機器の外部にノイ
ズが出ないようにするものである。
【００１６】図２は、商用電源装置１の極性が図１の時
の動作を示す。
の動作を示す。
【００１７】第１，第２のアームのオンパルス幅（Ｔ
Ｉ）の最大値は周期（ＴＳ）より短くしておく。これは
入力リアクトルＡＣＬ３に通電したエネルギーをコンデ
ンサＣ２に蓄えるためである。オンパルス幅（ＴＩ）を
加減することで入力電流を制御する。そして力率１の電
流制御を行う。
Ｉ）の最大値は周期（ＴＳ）より短くしておく。これは
入力リアクトルＡＣＬ３に通電したエネルギーをコンデ
ンサＣ２に蓄えるためである。オンパルス幅（ＴＩ）を
加減することで入力電流を制御する。そして力率１の電
流制御を行う。
【００１８】電流は半導体スイッチＱ２のトランジスタ
と、半導体スイッチＱ４の逆接続されたダイオードを介
して、および半導体スイッチＱ１の逆接続されたダイオ
ードと半導体スイッチＱ３のトランジスタを介して流れ
る。
と、半導体スイッチＱ４の逆接続されたダイオードを介
して、および半導体スイッチＱ１の逆接続されたダイオ
ードと半導体スイッチＱ３のトランジスタを介して流れ
る。
【００１９】図３は、商用電源装置１の極性が図１と逆
の時の動作を示す。
の時の動作を示す。
【００２０】これによりオンパルス幅（ＴＩ）は０から
周期（ＴＳ）近くまで加減できるので、力率１の電流制
御を行うことができる。
周期（ＴＳ）近くまで加減できるので、力率１の電流制
御を行うことができる。
【００２１】図２の半導体スイッチＱ４のオン時間はＴ
ＩでもＴＴでも構わない。
ＩでもＴＴでも構わない。
【００２２】力率１の電流制御を充電電流の脈動電流よ
り優先する。これは少しの脈動電流があってもバッテリ
の寿命に影響しないことが分かったためである。出力リ
アクトル１３の容量を大きくすれば充電電流の脈動電流
が小さくなるが、重量が大きくなってしまう。
り優先する。これは少しの脈動電流があってもバッテリ
の寿命に影響しないことが分かったためである。出力リ
アクトル１３の容量を大きくすれば充電電流の脈動電流
が小さくなるが、重量が大きくなってしまう。
【００２３】半導体スイッチ５にＩＧＢＴモジュールを
用いれば構造が小さくなる。
用いれば構造が小さくなる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、半導体スイッチＱ３と
半導体スイッチＱ４を共用したので、スイッチングのオ
フにおける損失を低減できる効果がある。
半導体スイッチＱ４を共用したので、スイッチングのオ
フにおける損失を低減できる効果がある。
【図１】本発明から成る充電制御主回路図である。
【図２】図１の動作波形（その１）を示す図である。
【図３】図１の動作波形（その２）を示す図である。
１…商用電源装置、２−１…コネクタＡ、２−２…コネ
クタＢ、３…入力リアクトルＡＣＬ、４…入力電流セン
サ、５…半導体スイッチ、６…（＋）電源線、７…
（−）電源線、８…スイッチの制御回路、９…絶縁トラ
ンス、１０…１次コイル、１１…２次コイル、１２…整
流回路、１３…出力リアクトル、１４…出力電流セン
サ、１５…バッテリ。
クタＢ、３…入力リアクトルＡＣＬ、４…入力電流セン
サ、５…半導体スイッチ、６…（＋）電源線、７…
（−）電源線、８…スイッチの制御回路、９…絶縁トラ
ンス、１０…１次コイル、１１…２次コイル、１２…整
流回路、１３…出力リアクトル、１４…出力電流セン
サ、１５…バッテリ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 信男 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内
Claims (2)
- 【請求項１】商用電源装置，入力リアクトル，入力電流
センサ，半導体スイッチとこのスイッチの制御回路，絶
縁トランス，絶縁トランスの出力を整流する整流回路，
電流を平滑する出力リアクトル，出力電流センサからな
るバッテリ充電器制御回路において、半導体スイッチは
３アームを有するインバータ回路とし、第１と第２のア
ームの中間点に、商用電源装置と入力リアクトルを直列
に接続して、接続し第２と第３のアームの中間点に絶縁
トランスの１次コイルを接続し、インバータ回路の
（＋）電源線と（−）電源線にコンデンサを接続したこ
とを特徴とする電気車用バッテリ充電器。 - 【請求項２】請求項１の半導体スイッチの制御回路は、
商用電源装置の入力電圧を正弦波と想定し、０点クロス
より正弦波電流が流れるように指令値をだし入力電流セ
ンサをフイードバック信号とする制御回路において、入
力電流を制御する第１，第２のアームパルス幅変調（オ
ン時間ＴＩ）を行う第１，第２のアーム制御回路と、絶
縁トランスの１次コイルを通電する時間（ＴＴ）は第３
のアームパルス幅変調で行い時間ＴＴはＴＩより小さく
した第３のアーム制御回路とから成ることを特徴とする
電気車用バッテリ充電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6091045A JPH07298513A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 電気車用バッテリ充電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6091045A JPH07298513A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 電気車用バッテリ充電器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07298513A true JPH07298513A (ja) | 1995-11-10 |
Family
ID=14015539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6091045A Pending JPH07298513A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 電気車用バッテリ充電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07298513A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6671191B2 (en) | 2001-03-22 | 2003-12-30 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Electric power conversion apparatus |
| US9083197B2 (en) | 2011-01-19 | 2015-07-14 | Nippon Soken, Inc. | DC power supply apparatus |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP6091045A patent/JPH07298513A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6671191B2 (en) | 2001-03-22 | 2003-12-30 | Sanyo Denki Co., Ltd. | Electric power conversion apparatus |
| US9083197B2 (en) | 2011-01-19 | 2015-07-14 | Nippon Soken, Inc. | DC power supply apparatus |
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