JPH08256405A - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JPH08256405A
JPH08256405A JP7086085A JP8608595A JPH08256405A JP H08256405 A JPH08256405 A JP H08256405A JP 7086085 A JP7086085 A JP 7086085A JP 8608595 A JP8608595 A JP 8608595A JP H08256405 A JPH08256405 A JP H08256405A
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JP
Japan
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secondary battery
motor
terminal
charger
primary winding
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Application number
JP7086085A
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English (en)
Inventor
Kenji Iriyama
健治 入山
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

(57)【要約】 【目的】中性点端子を形成することなく、従来の交流モ
ータを用いること。 【構成】電気自動車の充電装置100 は、充電して使用可
能な二次電池1 と、トランジスタ3 〜8 及びダイオード
9 〜14により三相ブリッジが形成された電力変換装置2
と、一次巻線16〜18により三相巻線を形成するステータ
とロータ23とにより構成された交流モータ15と、二次電
池1 の電圧を検出する電圧検出器19と、車両の速度指令
を出力するアクセル20と、一次巻線16〜18に流れる電流
を検出する電流検出器21と、二次電池1 の充電のための
交流電源としての充電器24と、一次巻線16の可動接点と
してのスイッチ26と、ON、 OFFによってスイッチ26を端
子a側または端子b側に切り換える励磁コイル27と、電
力変換装置2 及び励磁コイル27を制御する制御回路22と
から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池を充電する充
電装置に関し、特に、バッテリー(二次電池)を電源と
した電気自動車に適用される。
【0002】
【従来の技術】従来、電気自動車における二次電池の充
電は専用の充電器により充電していたが、専用の充電器
の重量及び体積が大きく、高価なものとなっていた。こ
のため、図6に示されるように、交流モータ15とモー
タ駆動用の電力変換装置2を充電器24のリアクトル及
びインバータとして兼用する充電装置200が提案され
ている(特開平5−207664号公報)。この装置2
00は充電器24を交流モータ15の一次巻線の中性点
と、二次電池1のグランドに接続して、トランジスタ6
〜8とダイオード9〜11と交流モータ15のリアクト
ルとしての一次巻線とで構成される昇圧コンバータを作
動させることにより、二次電池1の充電を行うものであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示される装置200では、交流モータ15の一次巻線の
中性点を入力端子として用いる必要がある。しかし、既
存の交流モータでは中性点端子が外部に形成されていな
いため、外部に新たな中性点端子を形成する必要があ
る。また、デルタ結線した交流モータでは中性点がない
ために、交流モータを充電器の一部として適用すること
は困難であるという問題があった。
【0004】従って、本発明の目的は、中性点端子を形
成することなく、従来の交流モータを充電装置の一部と
して使用可能とすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の構成は、二次電池と、該二次電池を電源と
した交流モータと、該交流モータを駆動するための電力
を交流と直流との間で変換可能な電力変換装置と、該電
力変換装置を制御する制御回路とを備えた装置におい
て、二次電池を充電するための充電装置であって、交流
モータを構成するステータの一次巻線の少なくとも1つ
の端子を二次電池の充電のための充電器の+端子に切り
換え、充電器の−端子を二次電池の−端子に接続するこ
とにより形成された電源と、交流モータを構成する一次
巻線のうち少なくとも2つの相の一次巻線から成るリア
クトルと、交流を直流に変換する電力変換装置とにより
昇圧コンバータを形成し、二次電池を充電することを特
徴とする。
【0006】
【作用及び効果】上記構成から成る本発明の第一の作用
は、交流モータを構成するステータの一次巻線の少なく
とも1つの端子を二次電池の充電のための充電器の+端
子に切り換え、充電器の−端子を二次電池の−端子に接
続することにより形成された電源と、交流モータを構成
する一次巻線のうち少なくとも2つの相の一次巻線から
成るリアクトルと、交流を直流に変換する電力変換装置
とにより昇圧コンバータを形成し、二次電池を充電する
ことであり、その効果は、電力変換装置と交流モータと
充電器と整流器とにより充電装置を構成することがで
き、従来装置のごく一部の改良を行うことで充電装置の
実用化ができるため、簡易で低コストな充電装置の実現
が可能となることである。(請求項1)
【0007】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図1は、本発明の第一実施例として電気自動車
に適用した充電装置の構成を示している。電気自動車の
充電装置100は、主として充電して使用可能な二次電
池1(二次電池に相当)と、トランジスタ3〜8及びダ
イオード9〜14により三相ブリッジが形成された電力
変換装置2(電力変換装置に相当)と、一次巻線16〜
18により三相巻線を形成するステータとロータ23と
により構成された交流モータ15(交流モータに相当)
と、各種データを入力し、電力変換装置2等を制御する
制御回路22(制御回路に相当)とから構成される。
【0008】この他に、電気自動車の充電装置100
は、二次電池1の電圧を検出する電圧検出器19と、図
示しない操作者により操作され、車両の速度指令を出力
するアクセル20と、一次巻線16〜18に流れる電流
を検出する電流検出器21とを有している。二次電池1
の充電時には、交流電源としての充電器24(充電器に
相当)の出力を交流から直流に変換する整流回路25が
設けられている。また、一次巻線16の一端には可動接
点としてのスイッチ26と、ON、OFFによってスイ
ッチ26を端子a側または端子b側に切り換える励磁コ
イル27とが設けられている。
【0009】上記構成品のうち、充電器24を除いた構
成品が車両に搭載され、充電時には充電器24を接続し
て二次電池1を充電する構成となっている。充電器24
は、交流三相または交流単相電源にて構成されており、
その−端子は二次電池1の−端子に接続されている。ス
イッチ26は、車両の走行時には一次巻線16の一端を
端子aに接続し、二次電池1の充電時には一次巻線16
の一端を充電器24の+側に位置する端子b(充電器の
+端子に相当)に接続するように、制御回路22により
制御される。
【0010】次に、充電装置100の作用について説明
する。まず、通常の走行時では、スイッチ26の接点は
端子a側に接続され、充電器24は交流モータ15から
切り離されている。制御回路22は交流モータ15を目
的にあった回転をさせるための信号を出力して電力変換
装置2を制御する。この電力変換装置2の動作により、
二次電池1に蓄えられたエネルギーが交流モータ15に
供給され、交流モータ15は目標回転数で回転される。
【0011】また、二次電池1の充電時には、制御回路
22からの指令によりスイッチ26の接点は、端子b側
に接続される。ここで、充電動作は、エネルギーの蓄積
時と放出時に分けられ、エネルギーの蓄積時における電
流の流れる様子を図2に、放出時における電流の流れる
様子を図3にそれぞれ示す。
【0012】充電動作におけるエネルギーの蓄積時で
は、図2に示されるようにトランジスタ7、8がONさ
れ、コイル電流iL は充電器24→整流回路25→スイ
ッチ26→一次巻線16→一次巻線17、18→トラン
ジスタ7、8の経路にて流れる。図2中に示されるコイ
ル電流iL 、iT の波形は、トランジスタ7、8がON
された期間において、それぞれ図4に示されるようにな
る。この時、一次巻線16、17、18のインダクタン
スをLとすると、一次巻線16、17、18に蓄えられ
るエネルギー量を式1に示す。
【0013】
【数1】 (1/2 )×L×(2 ×iL ) 2 +2 ×{(1/2 )×L×iL 2 } …(1)
【0014】また、充電動作におけるエネルギーの放出
時では、図3に示されるようにトランジスタ7、8はO
FFされ、ダイオード10、11が導通することによ
り、コイル電流iL は、充電器24→スイッチ26→一
次巻線16→一次巻線17、18→ダイオード10、1
1→二次電池1の経路にて流れる。図3中に示される電
流iL 、iD の波形はトランジスタ7、8がOFFされ
た期間において、それぞれ図4に示されるようになる。
上記のエネルギー蓄積時に蓄積されたエネルギーを全て
放出すると、式2に示されるエネルギー量が二次電池1
に移動し、そのエネルギーの分だけ二次電池1が充電さ
れる。
【0015】
【数2】 (1/2 )×L×(2 ×iL ) 2 +2 ×{(1/2 )×L×iL 2 } …(2)
【0016】上記に示されるように、通常用いられてい
る電力変換装置2、交流モータ15、充電器24、整流
器25等を利用し、二次電池1の充電時には、充電器2
4の+側に位置する端子bを交流モータ15の一次巻線
16の一端に接続するだけで昇圧コンバータを形成して
二次電池1の充電を行うことができ、既存の交流モータ
やデルタ結線した交流モータを用いて二次電池1の充電
を行うことができるため、簡易で低コストな電気自動車
の充電装置100を実現することができる。
【0017】上記実施例では、一次巻線16、17、1
8とトランジスタ7、8とダイオード10、11とによ
り二次電池1の充電を行う構成としたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、交流モータ15のロータ2
3が回動しなければ他の構成としてもよい。このロータ
23を回動させないためには、一次巻線16、17、1
8は、それらにより生成される磁界が回転磁界とならな
いように励磁されればよい。
【0018】例えば、一次巻線16、17とトランジス
タ7とダイオード10とにより二次電池1の充電を行う
構成としてもよい。この場合、二次電池1の充電動作に
おいて、電流は充電器24→整流回路25→スイッチ2
6→一次巻線16→一次巻線17→トランジスタ7の経
路にて流れることにより、エネルギーが一次巻線16、
17に蓄積される。また、エネルギーの放出時には、電
流は充電器24→スイッチ26→一次巻線16→一次巻
線17→ダイオード10→二次電池1の経路にて流れ、
二次電池1にエネルギーが蓄積される。
【0019】或いは、一次巻線16、18とトランジス
タ8とダイオード11とにより二次電池1の充電を行う
構成としてもよい。この場合は、二次電池1の充電動作
において、電流は充電器24→整流回路25→スイッチ
26→一次巻線16→一次巻線18→トランジスタ8の
経路にて流れることにより、エネルギーが一次巻線1
6、18に蓄積される。エネルギーの放出時には、電流
は充電器24→スイッチ26→一次巻線16→一次巻線
18→ダイオード11→二次電池1の経路にて流れ、二
次電池1にエネルギーが蓄積される。
【0020】本実施例では、電力変換装置2を昇圧コン
バータとして動作させたが、充電器24を整流した電圧
vが、二次電池1の電圧vB より大きいとショートす
る。このショート時の対策として、充電器24の電圧v
を制御回路22により検出し、充電器24の電圧vの大
きさが二次電池1の電圧vB の大きさ以上である時、ス
イッチ26を端子b側へ切り換える動作を停止してもよ
い。
【0021】次に、第二実施例について図5を用いて説
明する。第二実施例では、図1に示される構成にトラン
ジスタ31とダイオード32とが新たに付加された点が
大きな特徴である。このトランジスタ31とダイオード
32とを用い、これらの素子を降圧チョッパーとして動
作させれば、二次電池1と充電器24との間のショート
を防止することができる。また、充電器24の電圧vの
大きさが二次電池1の電圧vB の大きさ以上である時に
は充電装置101を降圧コンバータとして動作させ、充
電器24の電圧vの大きさが二次電池1の電圧vB の大
きさより小さい時には充電装置101を昇圧コンバータ
として動作させれば、充電装置101の電圧変動に対す
る適応範囲を大幅に拡大させることができる。
【0022】尚、本実施例では、スイッチ26は制御回
路22からの指令によりON、OFFされる構成とした
が、充電器24の接続後に手動でスイッチ26をON、
OFFする構成としてもよい。また、上記実施例におい
ては、本発明による充電装置の適用対象の一例として電
気自動車の場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、二次電池を備えた装置であれば
よく、その適用対象は限定しない。
【0023】上記に示されるように、本発明によれば、
交流モータを構成するステータの一次巻線の少なくとも
1つの端子を充電器の+端子に接続し、充電器の−端子
を二次電池の−端子に接続して昇圧コンバータを形成
し、二次電池の充電を行うことにより、従来装置のごく
一部の改良を行うだけで充電装置の実用化ができ、簡易
で低コストな充電装置の実現が可能となる。また、従来
の充電装置に見られるように、一次巻線の中性点端子を
入力端子として用いていないため、既存の交流モータや
デルタ結線した交流モータにも適用できる。さらに、従
来装置にトランジスタ及びダイオードを新たに設けるこ
とによって、充電装置を昇圧コンバータ及び降圧コンバ
ータとしても利用することができるため、充電装置の電
圧変動に対する適応範囲を大幅に拡大させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる第一実施例の構成を示した構成
図。
【図2】第一実施例における充電時のエネルギー蓄積時
の電流の流れを示す模式図。
【図3】第一実施例における充電時のエネルギー放出時
の電流の流れを示す模式図。
【図4】トランジスタのON、OFF時における電流の
変化を示す模式図。
【図5】本発明に係わる第二実施例の構成を示した構成
図。
【図6】従来の電気自動車の構成を示した構成図。
【符号の説明】
1 二次電池 2 電力変換装置 3〜8 トランジスタ 9〜14 ダイオード 15 交流モータ 19 電圧検出器 20 アクセル 21 電流検出器 22 制御回路 23 ロータ 24 充電器 25 整流回路 26 スイッチ 27 励磁コイル 100 電気自動車の充電装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二次電池と、該二次電池を電源とした交流
    モータと、該交流モータを駆動するための電力を交流と
    直流との間で変換可能な電力変換装置と、該電力変換装
    置を制御する制御回路とを備えた装置において、前記二
    次電池を充電するための充電装置であって、 前記交流モータを構成するステータの一次巻線の少なく
    とも1つの端子を前記二次電池の充電のための充電器の
    +端子に切り換え、前記充電器の−端子を前記二次電池
    の−端子に接続することにより形成された電源と、 前記交流モータを構成する前記一次巻線のうち少なくと
    も2つの相の一次巻線から成るリアクトルと、 交流を直流に変換する前記電力変換装置とにより昇圧コ
    ンバータを形成し、前記二次電池を充電することを特徴
    とする充電装置。
JP7086085A 1995-03-17 1995-03-17 充電装置 Pending JPH08256405A (ja)

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