JPH10136570A - 充電装置 - Google Patents
充電装置Info
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- JPH10136570A JPH10136570A JP8283491A JP28349196A JPH10136570A JP H10136570 A JPH10136570 A JP H10136570A JP 8283491 A JP8283491 A JP 8283491A JP 28349196 A JP28349196 A JP 28349196A JP H10136570 A JPH10136570 A JP H10136570A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ設計の自由度を高めるとともに、永久
磁石励磁型同期モータを使用しているときでもバッテリ
充電によってモータにトルクが発生しないようにする。 【解決手段】 通常走行時にはスイッチＳＷ１をオフ、
ＳＷ２をオンさせ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４によりバ
ッテリ１２の電圧を昇圧してインバータ１６の直流端子
間に印加する。バッテリ１２を外部の交流電源２８にて
充電するときには、スイッチＳＷ１をオン、ＳＷ２をオ
フさせ、交流電源２８からの電圧をＤＣ／ＤＣコンバー
タ１４により整流及び昇圧してバッテリ１２に印加す
る。この時インバータ１６のトランジスタＳ５〜Ｓ１０
をオフさせ、モータ１０側との電気的接続を解消してお
く。
磁石励磁型同期モータを使用しているときでもバッテリ
充電によってモータにトルクが発生しないようにする。 【解決手段】 通常走行時にはスイッチＳＷ１をオフ、
ＳＷ２をオンさせ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４によりバ
ッテリ１２の電圧を昇圧してインバータ１６の直流端子
間に印加する。バッテリ１２を外部の交流電源２８にて
充電するときには、スイッチＳＷ１をオン、ＳＷ２をオ
フさせ、交流電源２８からの電圧をＤＣ／ＤＣコンバー
タ１４により整流及び昇圧してバッテリ１２に印加す
る。この時インバータ１６のトランジスタＳ５〜Ｓ１０
をオフさせ、モータ１０側との電気的接続を解消してお
く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータにその駆動
電力を供給するためのバッテリ、例えば電気自動車に搭
載されるバッテリを充電する充電装置に関する。
電力を供給するためのバッテリ、例えば電気自動車に搭
載されるバッテリを充電する充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】モータをその負荷とするバッテリを外部
電源にて充電する際には、当該モータの巻線インダクタ
ンスを昇（降）圧リアクトルとして利用でき、それによ
り一般に装置構成の簡素化・集積化を達成できる。例え
ば、バッテリの放電電力を利用して車両走行用のモータ
を駆動する電気自動車にて、バッテリを外部電源にて充
電する際モータ巻線を昇（降）圧リアクトルとして利用
できるよう、バッテリ、モータ及び外部電源の接続関係
を適宜切り替えるようにすれば、モータ巻線と別に昇
（降）圧リアクトルを搭載する必要がなくなる。更に、
モータ出力制御用の回路例えばインバータに内蔵される
トランジスタを、昇（降）圧チョッピング用のスイッチ
ング回路として利用できるため、この面でも装置構成を
簡素化・集積化できる（実開昭６３−４４６４３号参
照）。
電源にて充電する際には、当該モータの巻線インダクタ
ンスを昇（降）圧リアクトルとして利用でき、それによ
り一般に装置構成の簡素化・集積化を達成できる。例え
ば、バッテリの放電電力を利用して車両走行用のモータ
を駆動する電気自動車にて、バッテリを外部電源にて充
電する際モータ巻線を昇（降）圧リアクトルとして利用
できるよう、バッテリ、モータ及び外部電源の接続関係
を適宜切り替えるようにすれば、モータ巻線と別に昇
（降）圧リアクトルを搭載する必要がなくなる。更に、
モータ出力制御用の回路例えばインバータに内蔵される
トランジスタを、昇（降）圧チョッピング用のスイッチ
ング回路として利用できるため、この面でも装置構成を
簡素化・集積化できる（実開昭６３−４４６４３号参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
の巻線インダクタンスを昇（降）圧リアクトルとしても
利用できるようにするには、モータ巻線及びその周辺構
造をこれに適するよう設計しなければならない。従っ
て、通常より即ち昇（降）圧リアクトルとして利用しな
いときよりも、モータ巻線及びその周辺構造の設計が難
しくなる。
の巻線インダクタンスを昇（降）圧リアクトルとしても
利用できるようにするには、モータ巻線及びその周辺構
造をこれに適するよう設計しなければならない。従っ
て、通常より即ち昇（降）圧リアクトルとして利用しな
いときよりも、モータ巻線及びその周辺構造の設計が難
しくなる。
【０００４】本発明の目的の一つは、昇（降）圧リアク
トル等のエネルギ蓄積素子をモータ巻線とは別に設ける
ことにより、モータ巻線及びその周辺構造の設計の自由
度を維持改善することにある。本発明の目的の一つは、
このエネルギ蓄積素子をバッテリの充電のみならずモー
タの駆動にも利用できるようにすることにより、当該エ
ネルギ蓄積素子の使用に起因した装置構成の有意な肥大
複雑化を、防ぐことにある。本発明の目的の一つは、外
部電源によるバッテリの充電の際、モータをバッテリか
ら電気的に切り離すことにより、モータに出力が発生す
ることを防ぐことにある。本発明の目的の一つは、この
切離しのために、本来はモータ駆動の際に使用される出
力制御回路（例えばインバータ）を利用することによ
り、モータの回転を大電流接点なしで防ぐことにある。
本発明の目的の一つは、外部電源によるバッテリの充電
の際、上記出力制御回路をＤＣ／ＤＣ変換に利用するこ
とにより、ＤＣ／ＤＣ変換動作の自由度を高めることに
ある。
トル等のエネルギ蓄積素子をモータ巻線とは別に設ける
ことにより、モータ巻線及びその周辺構造の設計の自由
度を維持改善することにある。本発明の目的の一つは、
このエネルギ蓄積素子をバッテリの充電のみならずモー
タの駆動にも利用できるようにすることにより、当該エ
ネルギ蓄積素子の使用に起因した装置構成の有意な肥大
複雑化を、防ぐことにある。本発明の目的の一つは、外
部電源によるバッテリの充電の際、モータをバッテリか
ら電気的に切り離すことにより、モータに出力が発生す
ることを防ぐことにある。本発明の目的の一つは、この
切離しのために、本来はモータ駆動の際に使用される出
力制御回路（例えばインバータ）を利用することによ
り、モータの回転を大電流接点なしで防ぐことにある。
本発明の目的の一つは、外部電源によるバッテリの充電
の際、上記出力制御回路をＤＣ／ＤＣ変換に利用するこ
とにより、ＤＣ／ＤＣ変換動作の自由度を高めることに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明に係る充電装置は、供給される直流電流をエ
ネルギとして一時蓄積するエネルギ蓄積素子を有し、こ
の蓄積されたエネルギを利用することにより、入力した
直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換して出力するＤＣ／ＤＣコン
バータと、バッテリの放電電力を利用してモータを駆動
する際に、バッテリからの直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバ
ータに入力させ、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される
直流電圧を直接又は間接にモータに印加させる駆動モー
ド制御手段と、外部電源からの電力にてバッテリを充電
する際に、モータをＤＣ／ＤＣコンバータから電気的に
切り離すと共に、外部電源からの電圧を直接又は間接に
ＤＣ／ＤＣコンバータに入力させ、ＤＣ／ＤＣコンバー
タから出力される直流電圧をバッテリに印加させる充電
モード制御手段と、を備えることを特徴とする。
く、本発明に係る充電装置は、供給される直流電流をエ
ネルギとして一時蓄積するエネルギ蓄積素子を有し、こ
の蓄積されたエネルギを利用することにより、入力した
直流電圧をＤＣ／ＤＣ変換して出力するＤＣ／ＤＣコン
バータと、バッテリの放電電力を利用してモータを駆動
する際に、バッテリからの直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバ
ータに入力させ、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される
直流電圧を直接又は間接にモータに印加させる駆動モー
ド制御手段と、外部電源からの電力にてバッテリを充電
する際に、モータをＤＣ／ＤＣコンバータから電気的に
切り離すと共に、外部電源からの電圧を直接又は間接に
ＤＣ／ＤＣコンバータに入力させ、ＤＣ／ＤＣコンバー
タから出力される直流電圧をバッテリに印加させる充電
モード制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】本発明においては、バッテリとモータとの
間に、例えば昇（降）圧リアクトル等のエネルギ蓄積素
子を有するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられる。ＤＣ／
ＤＣコンバータは、エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネ
ルギを利用することにより、入力した直流電圧をＤＣ／
ＤＣ変換例えば昇圧して出力する。外部電源からの電力
にてバッテリを充電する際には、充電モード制御手段
が、この外部電源からの電圧を直接又は間接にＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータに入力させ、ＤＣ／ＤＣコンバータから出
力される直流電圧をバッテリに印加させる。このよう
に、エネルギ蓄積素子をモータ巻線とは別に設けている
ため、モータ巻線及びその周辺構造の設計の自由度が高
くなる。また、バッテリの放電電力を利用してモータを
駆動する際には、駆動モード制御手段が、バッテリから
の直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータに入力させ、ＤＣ／
ＤＣコンバータから出力される直流電圧を直接又は間接
にモータに印加させる。即ち、本発明においては、エネ
ルギ蓄積素子がバッテリの充電のみならずモータの駆動
のためのＤＣ／ＤＣ変換にも利用されているため、エネ
ルギ蓄積素子の使用に起因した装置構成の有意な肥大複
雑化は生じない。なお、ここでいう“モータの駆動のた
めのＤＣ／ＤＣ変換”は、本願出願人が特願平８−２２
１１７０号にて提案しているように、モータの出力領域
を高回転領域に拡張すること等に役立つ。
間に、例えば昇（降）圧リアクトル等のエネルギ蓄積素
子を有するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられる。ＤＣ／
ＤＣコンバータは、エネルギ蓄積素子に蓄積されたエネ
ルギを利用することにより、入力した直流電圧をＤＣ／
ＤＣ変換例えば昇圧して出力する。外部電源からの電力
にてバッテリを充電する際には、充電モード制御手段
が、この外部電源からの電圧を直接又は間接にＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータに入力させ、ＤＣ／ＤＣコンバータから出
力される直流電圧をバッテリに印加させる。このよう
に、エネルギ蓄積素子をモータ巻線とは別に設けている
ため、モータ巻線及びその周辺構造の設計の自由度が高
くなる。また、バッテリの放電電力を利用してモータを
駆動する際には、駆動モード制御手段が、バッテリから
の直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータに入力させ、ＤＣ／
ＤＣコンバータから出力される直流電圧を直接又は間接
にモータに印加させる。即ち、本発明においては、エネ
ルギ蓄積素子がバッテリの充電のみならずモータの駆動
のためのＤＣ／ＤＣ変換にも利用されているため、エネ
ルギ蓄積素子の使用に起因した装置構成の有意な肥大複
雑化は生じない。なお、ここでいう“モータの駆動のた
めのＤＣ／ＤＣ変換”は、本願出願人が特願平８−２２
１１７０号にて提案しているように、モータの出力領域
を高回転領域に拡張すること等に役立つ。
【０００７】また、本発明においては、外部電源からの
電力にてバッテリを充電する際に、外部電源電力によっ
てモータが回転することを防ぐべく、充電モード制御手
段によって、モータがＤＣ／ＤＣコンバータから電気的
に切り離される。従って、仮にモータとして永久磁石励
磁型同期モータを使用しているときでも、モータに出力
が発生しないから、モータとその駆動対象物（電気自動
車の場合駆動輪）との間にクラッチ等の機械連結開閉部
材を設ける必要がなく、従って装置構成が簡素になる。
また、この切離しのための回路配置の例としては、第１
に、モータの出力を駆動モード制御手段からの指令に応
じ制御する出力制御回路（例えばインバータ）をＤＣ／
ＤＣコンバータとモータとの間に設ける例を、第２に、
同様の出力制御回路の他に出力制御回路とモータとの電
気的接続を指令に応じ形成／遮断する接続開閉素子を設
ける例を、掲げることができる。
電力にてバッテリを充電する際に、外部電源電力によっ
てモータが回転することを防ぐべく、充電モード制御手
段によって、モータがＤＣ／ＤＣコンバータから電気的
に切り離される。従って、仮にモータとして永久磁石励
磁型同期モータを使用しているときでも、モータに出力
が発生しないから、モータとその駆動対象物（電気自動
車の場合駆動輪）との間にクラッチ等の機械連結開閉部
材を設ける必要がなく、従って装置構成が簡素になる。
また、この切離しのための回路配置の例としては、第１
に、モータの出力を駆動モード制御手段からの指令に応
じ制御する出力制御回路（例えばインバータ）をＤＣ／
ＤＣコンバータとモータとの間に設ける例を、第２に、
同様の出力制御回路の他に出力制御回路とモータとの電
気的接続を指令に応じ形成／遮断する接続開閉素子を設
ける例を、掲げることができる。
【０００８】第１の例では、外部電源からの電力にてバ
ッテリを充電する際に、充電モード制御手段が出力制御
回路に対し駆動モード制御手段に代り指令を与えること
により、モータをＤＣ／ＤＣコンバータから電気的に切
り離すことができる。このようにすれば、当該切離しの
ための接点（例えばモータ巻線と直列接続される大電流
接点）を設ける必要がなく、また本来はモータ駆動のた
めの出力制御回路を利用できるから、更に簡素小形な装
置構成となる。また、第２の例では、外部電源からの電
力にてバッテリを充電する際に、充電モード制御手段が
接続開閉素子及び出力制御回路各々に指令を与えること
により、モータを出力制御回路から電気的に切り離すと
共に出力制御回路を介しＤＣ／ＤＣコンバータに外部電
源を電気的に接続することができる。従って、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ内の回路素子（例えばトランジスタ、ダイ
オード）のみならず出力制御回路内の回路素子（例えば
トランジスタ、ダイオード）をも、充電の際のＤＣ／Ｄ
Ｃ変換動作に利用できるため、ＤＣ／ＤＣ変換動作の自
由度が高まる（例えば、昇降圧の一方だけでなく双方を
実行可能になる）。なお、第２の例において、バッテリ
の放電電力を利用してモータを駆動する際には、駆動モ
ード制御手段が接続開閉素子及び出力制御回路各々に指
令を与えることによりモータをＤＣ／ＤＣコンバータに
電気的に接続しかつモータへの電力供給を制御する。
ッテリを充電する際に、充電モード制御手段が出力制御
回路に対し駆動モード制御手段に代り指令を与えること
により、モータをＤＣ／ＤＣコンバータから電気的に切
り離すことができる。このようにすれば、当該切離しの
ための接点（例えばモータ巻線と直列接続される大電流
接点）を設ける必要がなく、また本来はモータ駆動のた
めの出力制御回路を利用できるから、更に簡素小形な装
置構成となる。また、第２の例では、外部電源からの電
力にてバッテリを充電する際に、充電モード制御手段が
接続開閉素子及び出力制御回路各々に指令を与えること
により、モータを出力制御回路から電気的に切り離すと
共に出力制御回路を介しＤＣ／ＤＣコンバータに外部電
源を電気的に接続することができる。従って、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ内の回路素子（例えばトランジスタ、ダイ
オード）のみならず出力制御回路内の回路素子（例えば
トランジスタ、ダイオード）をも、充電の際のＤＣ／Ｄ
Ｃ変換動作に利用できるため、ＤＣ／ＤＣ変換動作の自
由度が高まる（例えば、昇降圧の一方だけでなく双方を
実行可能になる）。なお、第２の例において、バッテリ
の放電電力を利用してモータを駆動する際には、駆動モ
ード制御手段が接続開閉素子及び出力制御回路各々に指
令を与えることによりモータをＤＣ／ＤＣコンバータに
電気的に接続しかつモータへの電力供給を制御する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。なお、以下の説明では電気
自動車への適用を例示するが、本発明は電気自動車以外
のシステムにも適用できる。
関し図面に基づき説明する。なお、以下の説明では電気
自動車への適用を例示するが、本発明は電気自動車以外
のシステムにも適用できる。
【００１０】図１に、本発明の一実施形態に係る電気自
動車のシステム構成を示す。この電気自動車は、車両走
行用の三相交流永久磁石励磁型同期モータ１０及びその
駆動電力源たるバッテリ１２を搭載している。但し、モ
ータ１０として誘導モータを使用しても構わない。バッ
テリ１２とモータ１０の間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４及びインバータ１６が介在している。そのうちイン
バータ１６は直流端子及び交流端子を有しており、直流
端子はＤＣ／ＤＣコンバータ１４に、交流端子はモータ
１０にそれぞれ接続されている。インバータ１６は、各
々モータ１０の各相に対応し直流端子間に順方向直列接
続されている三対のトランジスタＳ５〜Ｓ１０と、各ト
ランジスタに逆並列接続されているダイオードＤ５〜Ｄ
１０とを有しており、トランジスタＳ５〜Ｓ１０のスイ
ッチングパターンを制御することによって、トランジス
タ同士の接続点からの交流出力ひいてはモータ１０の出
力を制御することができる。また、トランジスタＳ５〜
Ｓ１０を全てオフすることによって、三相整流ブリッジ
と等価な構成となる。
動車のシステム構成を示す。この電気自動車は、車両走
行用の三相交流永久磁石励磁型同期モータ１０及びその
駆動電力源たるバッテリ１２を搭載している。但し、モ
ータ１０として誘導モータを使用しても構わない。バッ
テリ１２とモータ１０の間には、ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４及びインバータ１６が介在している。そのうちイン
バータ１６は直流端子及び交流端子を有しており、直流
端子はＤＣ／ＤＣコンバータ１４に、交流端子はモータ
１０にそれぞれ接続されている。インバータ１６は、各
々モータ１０の各相に対応し直流端子間に順方向直列接
続されている三対のトランジスタＳ５〜Ｓ１０と、各ト
ランジスタに逆並列接続されているダイオードＤ５〜Ｄ
１０とを有しており、トランジスタＳ５〜Ｓ１０のスイ
ッチングパターンを制御することによって、トランジス
タ同士の接続点からの交流出力ひいてはモータ１０の出
力を制御することができる。また、トランジスタＳ５〜
Ｓ１０を全てオフすることによって、三相整流ブリッジ
と等価な構成となる。
【００１１】また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、イン
バータ１６の直流端子間に順方向直列接続されている一
対のトランジスタＳ１及びＳ２、各トランジスタに逆並
列接続されているダイオードＤ１及びＤ２、並びにトラ
ンジスタ同士の接続点に接続されているリアクトルＬを
有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されてい
る部材のうち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４から見てバッ
テリ１２側に描かれているスイッチＳＷ１はインバータ
１６の直流端子とバッテリ１２の一端との接続を開閉す
るためのスイッチであり、スイッチＳＷ２はリアクトル
Ｌの一端とバッテリ１２の一端との接続を開閉するため
のスイッチである。更に、インバータ１６の直流端子間
に逆方向直列接続されているダイオードＤ３及びＤ４
は、コネクタ１８との接続線をＤＣ／ＤＣコンバータ１
４に接続するための回路であり、コネクタ１８に現れた
電圧は当該ダイオード同士の接続点と、リアクトルＬの
一端即ちスイッチＳＷ２との接続点との間に、印加され
る。コンデンサＣは、インバータ１６の直流端子側電圧
を平滑する。
バータ１６の直流端子間に順方向直列接続されている一
対のトランジスタＳ１及びＳ２、各トランジスタに逆並
列接続されているダイオードＤ１及びＤ２、並びにトラ
ンジスタ同士の接続点に接続されているリアクトルＬを
有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に接続されてい
る部材のうち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４から見てバッ
テリ１２側に描かれているスイッチＳＷ１はインバータ
１６の直流端子とバッテリ１２の一端との接続を開閉す
るためのスイッチであり、スイッチＳＷ２はリアクトル
Ｌの一端とバッテリ１２の一端との接続を開閉するため
のスイッチである。更に、インバータ１６の直流端子間
に逆方向直列接続されているダイオードＤ３及びＤ４
は、コネクタ１８との接続線をＤＣ／ＤＣコンバータ１
４に接続するための回路であり、コネクタ１８に現れた
電圧は当該ダイオード同士の接続点と、リアクトルＬの
一端即ちスイッチＳＷ２との接続点との間に、印加され
る。コンデンサＣは、インバータ１６の直流端子側電圧
を平滑する。
【００１２】コントローラ２０は、車両操縦者による図
示しないＩＧスイッチ、アクセルペダル、ブレーキペダ
ル、シフトレバー等の操作に応じ、車両各部を制御す
る。例えばＩＧスイッチがオンしたときには、コントロ
ーラ２０は、コネクタ１８に外部交流電源が接続されな
い限り（図２：１００）、スイッチＳＷ１をオフ、ＳＷ
２をオンさせ（１０２）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に
よる昇圧動作及びインバータ１６による電力変換動作を
開始させる（１０４）。インバータ１６による電力変換
動作は、例えば、回転センサ２２にて検出されるモータ
１０の回転子角度位置や電流センサにて検出されるモー
タ１０の各相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを参照しながら、か
つアクセルペダル操作等操縦者の要求に応じたトルクが
モータ１０から得られるよう、トランジスタＳ５〜Ｓ１
０のスイッチングを制御することによって、実行され
る。なお、これは一例にすぎず、他の制御論理を採用す
ることもできる。
示しないＩＧスイッチ、アクセルペダル、ブレーキペダ
ル、シフトレバー等の操作に応じ、車両各部を制御す
る。例えばＩＧスイッチがオンしたときには、コントロ
ーラ２０は、コネクタ１８に外部交流電源が接続されな
い限り（図２：１００）、スイッチＳＷ１をオフ、ＳＷ
２をオンさせ（１０２）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に
よる昇圧動作及びインバータ１６による電力変換動作を
開始させる（１０４）。インバータ１６による電力変換
動作は、例えば、回転センサ２２にて検出されるモータ
１０の回転子角度位置や電流センサにて検出されるモー
タ１０の各相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷを参照しながら、か
つアクセルペダル操作等操縦者の要求に応じたトルクが
モータ１０から得られるよう、トランジスタＳ５〜Ｓ１
０のスイッチングを制御することによって、実行され
る。なお、これは一例にすぎず、他の制御論理を採用す
ることもできる。
【００１３】また、このときスイッチＳＷ１がオフ、Ｓ
Ｗ２がオンしているため、バッテリ１２、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１４及びインバータ１６の接続関係は概略図３
に示される如き状態と等価である。かかる接続関係の下
では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、リアクトルＬの一
端に印加される比較的低圧の電圧を、当該リアクトルＬ
のエネルギ蓄積作用、トランジスタＳ１及びＳ２のスイ
ッチング動作並びにダイオードＤ１及びＤ２の転流作用
によってより高い直流電圧に変換し、インバータ１６の
直流端子間に印加する昇圧チョッパとして動作する。従
ってこの場合のリアクトルＬは昇圧リアクトルである。
ここで、一般にモータ１０の高回転数領域での最大トル
クはインバータ１６を介しバッテリ１２から供給される
電圧と、モータ１０にて生じる逆起電力との大小関係に
て規定されるけれども、本実施形態のように昇圧チョッ
パたるＤＣ／ＤＣコンバータ１４を設けることにより、
高回転領域の最大トルクを高めること等が可能になる
（詳細は特願平８−２２１１７０号を参照のこと）。
Ｗ２がオンしているため、バッテリ１２、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１４及びインバータ１６の接続関係は概略図３
に示される如き状態と等価である。かかる接続関係の下
では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４は、リアクトルＬの一
端に印加される比較的低圧の電圧を、当該リアクトルＬ
のエネルギ蓄積作用、トランジスタＳ１及びＳ２のスイ
ッチング動作並びにダイオードＤ１及びＤ２の転流作用
によってより高い直流電圧に変換し、インバータ１６の
直流端子間に印加する昇圧チョッパとして動作する。従
ってこの場合のリアクトルＬは昇圧リアクトルである。
ここで、一般にモータ１０の高回転数領域での最大トル
クはインバータ１６を介しバッテリ１２から供給される
電圧と、モータ１０にて生じる逆起電力との大小関係に
て規定されるけれども、本実施形態のように昇圧チョッ
パたるＤＣ／ＤＣコンバータ１４を設けることにより、
高回転領域の最大トルクを高めること等が可能になる
（詳細は特願平８−２２１１７０号を参照のこと）。
【００１４】なお、本発明の実施に際しては、通常走行
時に降圧もできるようＤＣ／ＤＣコンバータ１４を構成
することも可能である。更に、モータ１０の回転数が十
分低いときに即ち逆起電力がさほど高くないときにスイ
ッチＳＷ１をオンし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４をバイ
パスするようにしても構わない。トランジスタＳ１及び
Ｓ２のスイッチング動作は、リアクトルＬに流れる電流
ＩＢをＤＣ／ＤＣコンバータ１４にて、またインバータ
１６の直流端子間電圧ＶＩを電圧センサ２６にて各々検
出し、コントローラ２０がこれらに基づきスイッチング
制御信号を与えることによって、制御できる。当業者で
あれば、本願の開示からその手法を容易に想到できる。
時に降圧もできるようＤＣ／ＤＣコンバータ１４を構成
することも可能である。更に、モータ１０の回転数が十
分低いときに即ち逆起電力がさほど高くないときにスイ
ッチＳＷ１をオンし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４をバイ
パスするようにしても構わない。トランジスタＳ１及び
Ｓ２のスイッチング動作は、リアクトルＬに流れる電流
ＩＢをＤＣ／ＤＣコンバータ１４にて、またインバータ
１６の直流端子間電圧ＶＩを電圧センサ２６にて各々検
出し、コントローラ２０がこれらに基づきスイッチング
制御信号を与えることによって、制御できる。当業者で
あれば、本願の開示からその手法を容易に想到できる。
【００１５】コネクタ１８に車外の交流電源２８が接続
されたときには（図２：１００）、即ち車両操縦者から
その旨の情報が与えられ又はコネクタ１８の電圧等の監
視によりその旨の信号が得られたときには、コントロー
ラ２０は、図４に示されるものと等価な回路状態が現れ
るよう、スイッチＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフさせ（１
０６）、更にトランジスタＳ５〜Ｓ１０をオフさせる共
にトランジスタＳ１及びＳ２のスイッチング動作を開始
させる（１０８）。スイッチングパターンの生成に関し
ては、コネクタ未接続時と同様、電圧、電流検出値等に
基づき行う。また、このときには、ダイオードＤ３及び
Ｄ４が介在するため、昇圧に当たって交流電源２８から
の電圧が整流される。
されたときには（図２：１００）、即ち車両操縦者から
その旨の情報が与えられ又はコネクタ１８の電圧等の監
視によりその旨の信号が得られたときには、コントロー
ラ２０は、図４に示されるものと等価な回路状態が現れ
るよう、スイッチＳＷ１をオン、ＳＷ２をオフさせ（１
０６）、更にトランジスタＳ５〜Ｓ１０をオフさせる共
にトランジスタＳ１及びＳ２のスイッチング動作を開始
させる（１０８）。スイッチングパターンの生成に関し
ては、コネクタ未接続時と同様、電圧、電流検出値等に
基づき行う。また、このときには、ダイオードＤ３及び
Ｄ４が介在するため、昇圧に当たって交流電源２８から
の電圧が整流される。
【００１６】従って、本実施形態によれば、リアクトル
Ｌがモータ巻線とは別体であるため、モータ巻線のイン
ダクタンスを充電動作に兼用乃至転用した構成に比べ、
モータ巻線及びその周辺構造の設計の自由度が高くな
る。また、いわば、モータ１０の高回転数領域での特性
の改善のためのＤＣ／ＤＣコンバータ１４をバッテリ１
２の充電にも利用できるため、装置構成の大形化は生じ
ない。また、交流電源２８によるバッテリ１２の充電の
際にインバータ１６にてモータ１０をＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１４から電気的に切り離しているため、永久磁石励
磁型同期モータ１０、即ち常時励磁されているため電流
供給によりトルクが発生し得るモータを使用しているに
もかかわらず、車両微動を防ぐためのクラッチをモータ
１０と駆動輪との間に設ける必要がなく、従って装置構
成が簡素になる。
Ｌがモータ巻線とは別体であるため、モータ巻線のイン
ダクタンスを充電動作に兼用乃至転用した構成に比べ、
モータ巻線及びその周辺構造の設計の自由度が高くな
る。また、いわば、モータ１０の高回転数領域での特性
の改善のためのＤＣ／ＤＣコンバータ１４をバッテリ１
２の充電にも利用できるため、装置構成の大形化は生じ
ない。また、交流電源２８によるバッテリ１２の充電の
際にインバータ１６にてモータ１０をＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１４から電気的に切り離しているため、永久磁石励
磁型同期モータ１０、即ち常時励磁されているため電流
供給によりトルクが発生し得るモータを使用しているに
もかかわらず、車両微動を防ぐためのクラッチをモータ
１０と駆動輪との間に設ける必要がなく、従って装置構
成が簡素になる。
【００１７】図５に、本発明の他の実施形態に係る電気
自動車のシステム構成を示す。図中前述の実施形態と同
一の乃至対応する部材には同一の符号を付し、重複する
説明を省略する。この実施形態では、ダイオードＤ１及
びＤ２が廃止されており、またモータ１０のＵ相端子
（但し他の相でもよい）にスイッチＳＷ３が設けられて
いる。通常の走行時には、図６に示すように、スイッチ
ＳＷ１をオフさせＳＷ２をオンさせる際にスイッチＳＷ
３をオンさせる（１０２Ａ）。また、バッテリ１２を交
流電源２８にて充電する際には、スイッチＳＷ１をオン
させＳＷ２をオフさせる際にスイッチＳＷ３をオフさせ
る（１０６Ａ）。このようにしても、前述の実施形態と
同様の作用効果が生じる。但し、本実施形態では、モー
タ１０の巻線にスイッチＳＷ３を直列接続しているた
め、大電流が流れる接点の個数が多くなる。逆にいえ
ば、そのような接点の個数が少ない点で、図１の実施形
態のほうが有利な面がある。また、本実施形態では、イ
ンバータ１６中のトランジスタＳ７〜Ｓ１０をオフさせ
トランジスタＳ５及びＳ６をＶＩ，ＩＢ等の検出値に応
じトランジスタＳ１及びＳ２と共にスイッチングさせる
ことで（１０８Ａ）、昇圧チョッピングのみならず、降
圧チョッピングも実行できる。
自動車のシステム構成を示す。図中前述の実施形態と同
一の乃至対応する部材には同一の符号を付し、重複する
説明を省略する。この実施形態では、ダイオードＤ１及
びＤ２が廃止されており、またモータ１０のＵ相端子
（但し他の相でもよい）にスイッチＳＷ３が設けられて
いる。通常の走行時には、図６に示すように、スイッチ
ＳＷ１をオフさせＳＷ２をオンさせる際にスイッチＳＷ
３をオンさせる（１０２Ａ）。また、バッテリ１２を交
流電源２８にて充電する際には、スイッチＳＷ１をオン
させＳＷ２をオフさせる際にスイッチＳＷ３をオフさせ
る（１０６Ａ）。このようにしても、前述の実施形態と
同様の作用効果が生じる。但し、本実施形態では、モー
タ１０の巻線にスイッチＳＷ３を直列接続しているた
め、大電流が流れる接点の個数が多くなる。逆にいえ
ば、そのような接点の個数が少ない点で、図１の実施形
態のほうが有利な面がある。また、本実施形態では、イ
ンバータ１６中のトランジスタＳ７〜Ｓ１０をオフさせ
トランジスタＳ５及びＳ６をＶＩ，ＩＢ等の検出値に応
じトランジスタＳ１及びＳ２と共にスイッチングさせる
ことで（１０８Ａ）、昇圧チョッピングのみならず、降
圧チョッピングも実行できる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バッテリとモータとの間にエネルギ蓄積素子を有するＤ
Ｃ／ＤＣコンバータを設け、外部電源からの電力にてバ
ッテリを充電する際にはこの外部電源からの電圧を直接
又は間接にＤＣ／ＤＣコンバータに入力させＤＣ／ＤＣ
コンバータから出力される直流電圧をバッテリに印加さ
せるようにしたため、モータ巻線のインダクタンスを充
電動作に兼用乃至転用した構成に比べ、モータ巻線及び
その周辺構造の設計の自由度が高くなる。また、このエ
ネルギ蓄積素子をバッテリの充電のみならずモータの駆
動のためのＤＣ／ＤＣ変換にも利用するようにしたた
め、エネルギ蓄積素子をモータ巻線と別体にしているに
もかかわらず、装置構成の有意な肥大複雑化は生じな
い。更に、モータの駆動のためのＤＣ／ＤＣ変換によっ
て、モータの出力領域を高回転領域に拡張するといった
効果も得られる。また、外部電源からの電力にてバッテ
リを充電する際に、モータをＤＣ／ＤＣコンバータから
電気的に切り離すようにしたため、仮にモータとして永
久磁石励磁型同期モータを使用しているときでもモータ
に出力は発生せず、従ってモータとその駆動対象物との
間にクラッチ等の機械連結開閉部材を設ける必要がな
く、装置構成が簡素になる。
バッテリとモータとの間にエネルギ蓄積素子を有するＤ
Ｃ／ＤＣコンバータを設け、外部電源からの電力にてバ
ッテリを充電する際にはこの外部電源からの電圧を直接
又は間接にＤＣ／ＤＣコンバータに入力させＤＣ／ＤＣ
コンバータから出力される直流電圧をバッテリに印加さ
せるようにしたため、モータ巻線のインダクタンスを充
電動作に兼用乃至転用した構成に比べ、モータ巻線及び
その周辺構造の設計の自由度が高くなる。また、このエ
ネルギ蓄積素子をバッテリの充電のみならずモータの駆
動のためのＤＣ／ＤＣ変換にも利用するようにしたた
め、エネルギ蓄積素子をモータ巻線と別体にしているに
もかかわらず、装置構成の有意な肥大複雑化は生じな
い。更に、モータの駆動のためのＤＣ／ＤＣ変換によっ
て、モータの出力領域を高回転領域に拡張するといった
効果も得られる。また、外部電源からの電力にてバッテ
リを充電する際に、モータをＤＣ／ＤＣコンバータから
電気的に切り離すようにしたため、仮にモータとして永
久磁石励磁型同期モータを使用しているときでもモータ
に出力は発生せず、従ってモータとその駆動対象物との
間にクラッチ等の機械連結開閉部材を設ける必要がな
く、装置構成が簡素になる。
【００１９】特に、モータの出力を駆動モード制御手段
からの指令に応じ制御する出力制御回路を、ＤＣ／ＤＣ
コンバータとモータとの間に設けたときには、この出力
制御回路への指令の供給にて上述の切離しを実行できる
ため、当該切離しのために例えばモータ巻線と直列に大
電流接点を設ける必要はなく、また本来はモータ駆動の
ための出力制御回路を利用できるから、更に簡素小形な
装置構成となる。また、同様の出力制御回路の他に、出
力制御回路とモータとの電気的接続を指令に応じ形成／
遮断する接続開閉素子を設けたときには、外部電源から
の電力にてバッテリを充電する際に接続開閉素子及び出
力制御回路各々に指令を与えることにより、モータをＤ
Ｃ／ＤＣコンバータから電気的に切り離すと共に出力制
御回路を介しＤＣ／ＤＣコンバータに外部電源を電気的
に接続することができる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ内の回路素子のみならず出力制御回路内の回路素子を
も、充電の際のＤＣ／ＤＣ変換動作に利用できるため、
ＤＣ／ＤＣ変換動作の自由度が高まる。
からの指令に応じ制御する出力制御回路を、ＤＣ／ＤＣ
コンバータとモータとの間に設けたときには、この出力
制御回路への指令の供給にて上述の切離しを実行できる
ため、当該切離しのために例えばモータ巻線と直列に大
電流接点を設ける必要はなく、また本来はモータ駆動の
ための出力制御回路を利用できるから、更に簡素小形な
装置構成となる。また、同様の出力制御回路の他に、出
力制御回路とモータとの電気的接続を指令に応じ形成／
遮断する接続開閉素子を設けたときには、外部電源から
の電力にてバッテリを充電する際に接続開閉素子及び出
力制御回路各々に指令を与えることにより、モータをＤ
Ｃ／ＤＣコンバータから電気的に切り離すと共に出力制
御回路を介しＤＣ／ＤＣコンバータに外部電源を電気的
に接続することができる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ内の回路素子のみならず出力制御回路内の回路素子を
も、充電の際のＤＣ／ＤＣ変換動作に利用できるため、
ＤＣ／ＤＣ変換動作の自由度が高まる。
【図１】 本発明の一実施形態に係る電気自動車のシス
テム構成を示すブロック図である。
テム構成を示すブロック図である。
【図２】 この実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ
周辺の制御手順の概要を示すフローチャートである。
周辺の制御手順の概要を示すフローチャートである。
【図３】 この実施形態における通常走行時の等価回路
図である。
図である。
【図４】 この実施形態におけるバッテリ充電時の等価
回路図である。
回路図である。
【図５】 本発明の他の実施形態に係る電気自動車のシ
ステム構成を示すブロック図である。
ステム構成を示すブロック図である。
【図６】 この実施形態におけるＤＣ／ＤＣコンバータ
周辺の制御手順の概要を示すフローチャートである。
周辺の制御手順の概要を示すフローチャートである。
１０ モータ、１２ バッテリ、１４ ＤＣ／ＤＣコン
バータ、１６ インバータ、１８ コネクタ、２０ コ
ントローラ、２８ 交流電源、ＳＷ１〜ＳＷ３スイッ
チ、Ｄ１〜Ｄ１０ ダイオード、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５〜Ｓ
１０ トランジスタ、Ｌ リアクトル。
バータ、１６ インバータ、１８ コネクタ、２０ コ
ントローラ、２８ 交流電源、ＳＷ１〜ＳＷ３スイッ
チ、Ｄ１〜Ｄ１０ ダイオード、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５〜Ｓ
１０ トランジスタ、Ｌ リアクトル。
Claims (3)
- 【請求項１】 供給される直流電流をエネルギとして一
時蓄積するエネルギ蓄積素子を有し、この蓄積されたエ
ネルギを利用することにより、入力した直流電圧をＤＣ
／ＤＣ変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、 バッテリの放電電力を利用してモータを駆動する際に、
バッテリからの直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータに入力
させ、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電圧を
直接又は間接にモータに印加させる駆動モード制御手段
と、 外部電源からの電力にてバッテリを充電する際に、モー
タをＤＣ／ＤＣコンバータから電気的に切り離すと共
に、外部電源からの電圧を直接又は間接にＤＣ／ＤＣコ
ンバータに入力させ、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力さ
れる直流電圧をバッテリに印加させる充電モード制御手
段と、 を備えることを特徴とする充電装置。 - 【請求項２】 ＤＣ／ＤＣコンバータとモータとの間に
設けられ、モータの出力を駆動モード制御手段からの指
令に応じ制御する出力制御回路を備え、 充電モード制御手段が、外部電源からの電力にてバッテ
リを充電する際に出力制御回路に対し駆動モード制御手
段に代り指令を与えることにより、モータをＤＣ／ＤＣ
コンバータから電気的に切り離すことを特徴とする請求
項１記載の充電装置。 - 【請求項３】 ＤＣ／ＤＣコンバータとモータとの間に
設けられ、モータの出力を駆動モード制御手段からの指
令に応じ制御する出力制御回路と、 出力制御回路とモータとの電気的接続を指令に応じ形成
／遮断する接続開閉素子と、 を備え、駆動モード制御手段が、バッテリの放電電力を
利用してモータを駆動する際に接続開閉素子及び出力制
御回路各々に指令を与えることにより、モータをＤＣ／
ＤＣコンバータに電気的に接続しかつモータへの電力供
給を制御し、充電モード制御手段が、外部電源からの電
力にてバッテリを充電する際に接続開閉素子及び出力制
御回路各々に指令を与えることにより、モータをＤＣ／
ＤＣコンバータから電気的に切り離すと共に出力制御回
路を介しＤＣ／ＤＣコンバータに外部電源を電気的に接
続することを特徴とする請求項１記載の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28349196A JP3277825B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28349196A JP3277825B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10136570A true JPH10136570A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3277825B2 JP3277825B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=17666248
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28349196A Expired - Fee Related JP3277825B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 充電装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002036980A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-06 | Toshiba Corp | 自動車用モータ駆動方法及びそのシステム |
| JP2004187468A (ja) * | 2002-12-06 | 2004-07-02 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 電気負荷駆動システム |
| FR2859051A1 (fr) * | 2003-08-21 | 2005-02-25 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Dispositif de commande d'entrainement de porte de vehicule |
| JP2005064372A (ja) * | 2003-08-19 | 2005-03-10 | Toyota Motor Corp | ケース、それを用いた電気機器ユニットおよび電気機器ユニットを備えた自動車 |
| US6917179B2 (en) | 2001-10-25 | 2005-07-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Load driver and control method for safely driving DC load and computer-readable recording medium with program recorded thereon for allowing computer to execute the control |
| US6978213B2 (en) | 2001-12-20 | 2005-12-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Voltage conversion system and method and recording medium |
| JP2006042595A (ja) * | 2004-07-23 | 2006-02-09 | Ford Global Technologies Llc | 車両用蓄電装置の加熱システム |
| US7102903B2 (en) | 2001-10-04 | 2006-09-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Drive apparatus, control method for the drive apparatus, storage medium storing a program controlling the drive apparatus, and power output apparatus |
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| JP2008220084A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-09-18 | Toyota Motor Corp | 車両の電源装置および車両の電源装置の制御方法 |
| WO2009054364A1 (ja) | 2007-10-23 | 2009-04-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 電動車両 |
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| JP2011055700A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | General Electric Co <Ge> | 車載パワーエレクトロニクスを使用してエネルギーを伝達するための装置および同装置の製造方法 |
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| US9725001B2 (en) | 2011-12-09 | 2017-08-08 | Hyundai Motor Company | Recharge systems and methods |
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|---|---|---|---|---|
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1996
- 1996-10-25 JP JP28349196A patent/JP3277825B2/ja not_active Expired - Fee Related
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