JP2014155308A

JP2014155308A - Charging device

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Publication number: JP2014155308A
Application number: JP2013022531A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Sasaki; 健介佐々木; Hiroki Tanaka; 大記田中; Yuichi Shibukawa; 祐一渋川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-08-25

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charging device for preventing an increase in weight and costs for securing insulation property.SOLUTION: A charging device for charging a battery 1 with a power from an AC power supply source comprises: a motor 50 having multiplex windings 51 and 52; a first inverter 31 connected between one winding of the multiplex windings and a battery for converting an input DC power into an AC power, and for outputting it to the motor; a second inverter 32 connected between the other winding of the multiplex windings and the battery for converting the input DC power into the AC power, and for outputting it to the motor; a circuit part 40 for improving the power factor of the AC power to be input from the AC power supply source; and a control part 100 for controlling the first inverter, the second inverter and the circuit part. In the case of charging the battery with an output power from the first inverter by using the AC power supply source, the control part smoothes the power to be supplied from the AC power supply source by using the circuit part, and outputs the power from the circuit part to the second inverter.

Description

本発明は、充電装置に関するものである。 The present invention relates to a charging device.

二次電池の電力をインバータにより三相交流に変換し、モータを駆動する回路において、商用電源の一方の端子をモータ中性点に、他方の端子を、放電回路を構成する複数のダイオード及び複数のトランジスタを介して、バッテリの正極、負極に接続し、当該トランジスタと前記インバータのトランジスタをオン、オフ制御して、二次電池の電力を商用電源に変換する充電装置が開示されている（特許文献１）。 In a circuit that converts the power of the secondary battery into three-phase alternating current by an inverter and drives the motor, one terminal of the commercial power supply is at the motor neutral point, and the other terminal is a plurality of diodes and a plurality that constitute the discharge circuit Is connected to the positive electrode and negative electrode of the battery via the transistor, and the on-off control of the transistor and the transistor of the inverter is disclosed to convert the power of the secondary battery into a commercial power supply (patent) Reference 1).

特開平１０−１１７４４５号公報JP-A-10-117445

しかしながら、上記の充電装置では、商用電源とバッテリとが直流的に接続されており、安全性を確保するためには、バッテリ、モータ、インバータ、及びコネクタの要素を、絶縁性の高いものにする必要がある。そのため、絶縁性を高くすることによる重量の増加及び高コストが問題となっていた。 However, in the charging device described above, the commercial power source and the battery are connected in a direct current, and in order to ensure safety, the elements of the battery, motor, inverter, and connector are made highly insulating. There is a need. For this reason, an increase in weight and a high cost due to an increase in insulation have been problems.

本発明が解決しようとする課題は、絶縁性を確保するための重量の増加及び高コスト化を防ぐ充電装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a charging device that prevents an increase in weight and cost for ensuring insulation.

本発明は、交流電力供給源を用いて第１インバータからの出力電力でバッテリを充電する場合には、交流電力の力率を改善する回路部を用いて交流電力源から供給される電力を平滑して、回路部から第２インバータに電力を出力させて、第２インバータの複数のアーム回路のうち一のアーム回路を含む回路により回路部を構成する、ことによって上記課題を解決する。 When charging the battery with the output power from the first inverter using an AC power supply source, the present invention smoothes the power supplied from the AC power source using a circuit unit that improves the power factor of the AC power. Then, power is output from the circuit unit to the second inverter, and the circuit unit is configured by a circuit including one arm circuit among the plurality of arm circuits of the second inverter.

本発明は、交流電源供給源を用いてバッテリを充電する場合に、モータ及びインバータを絶縁型ＤＣＤＣコンバータとして動作させることにより、絶縁性を高めているので、絶縁性を確保するための重量の増加及び高コスト化を防ぐことができる。 In the present invention, when an AC power supply source is used to charge a battery, the motor and the inverter are operated as an insulation type DCDC converter to increase insulation, so that an increase in weight for ensuring insulation is achieved. In addition, cost increases can be prevented.

本発明の実施形態に係る充電システムのブロック図である。1 is a block diagram of a charging system according to an embodiment of the present invention. バッテリ充電時における、図１の等価回路である。It is the equivalent circuit of FIG. 1 at the time of battery charge. 本発明の他の実施形態に係る充電システムのブロック図である。It is a block diagram of the charging system which concerns on other embodiment of this invention. バッテリ充電時における、図３の等価回路である。It is the equivalent circuit of FIG. 3 at the time of battery charge. 本発明の他の実施形態に係る充電システムにおいて、バッテリ充電時における等価回路である。In the charging system which concerns on other embodiment of this invention, it is an equivalent circuit at the time of battery charge.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る充電装置を含む充電システムのブロック図である。詳細な図示は省略するが、本例の電気自動車は、三相交流電力の永久磁石モータ５を走行駆動源として走行する車両であり、モータ５０は電気自動車の車軸に結合されている。以下、電気自動車を例に説明するが、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）にも本発明を適用可能であり、車両以外の装置にも本発明を適用可能である。また充電装置は車両に搭載されている。 << First Embodiment >>
FIG. 1 is a block diagram of a charging system including a charging device according to an embodiment of the present invention. Although not shown in detail, the electric vehicle of this example is a vehicle that travels using the three-phase AC power permanent magnet motor 5 as a travel drive source, and the motor 50 is coupled to the axle of the electric vehicle. Hereinafter, an electric vehicle will be described as an example, but the present invention can be applied to a hybrid vehicle (HEV), and the present invention can also be applied to devices other than vehicles. The charging device is mounted on the vehicle.

本例の充電システムは、バッテリ１と、電圧センサ２と、インバータ３１、３２と、力率改善回路（ＰＦＣ）４０と、モータ５０と、充電ポート７と、コントローラ１００を備えている。 The charging system of this example includes a battery 1, a voltage sensor 2, inverters 31 and 32, a power factor correction circuit (PFC) 40, a motor 50, a charging port 7, and a controller 100.

バッテリ１は、図示しないリレースイッチを介してインバータ３１、３２にそれぞれ接続されている。バッテリ１は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池により構成され、モータ５０の電力源となる。バッテリ１は、モータ５０の回生制御による電力、及び、外部の商用電源等の交流電源８（図２を参照）からの電力により充電される。 The battery 1 is connected to the inverters 31 and 32 via relay switches (not shown). The battery 1 is composed of a secondary battery such as a lithium ion battery, and serves as a power source for the motor 50. The battery 1 is charged with electric power from regenerative control of the motor 50 and electric power from an AC power supply 8 (see FIG. 2) such as an external commercial power supply.

電圧センサ２は、バッテリ１の端子間の電圧を検出するセンサであり、バッテリ１に接続されている。 The voltage sensor 2 is a sensor that detects a voltage between the terminals of the battery 1, and is connected to the battery 1.

インバータ３１は、バッテリ１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５０に供給するＤＣ／ＡＣインバータであり、バッテリ１とモータ５０との間に接続されている。インバータ３１は、直流側に平滑用のコンデンサ３１１と、複数のスイッチング素子（絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴ）Ｑ１〜Ｑ６と、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に並列に接続され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の電流方向とは逆方向に電流が流れる整流素子（還流ダイオード）Ｄ１〜Ｄ６とを有している。また、スイッチング素子とダイオードとの並列回路を、一対に直列に接続することでアーム回路が形成され、３つのアーム回路が、電源線Ｐ，Ｎ間で並列に接続されている。そして、各相のアーム回路の２つのスイッチング素子の接続点（Ｕ相の例では、スイッチング素子Ｑ１のエミッタ端子と、スイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子との接続点）が、モータ５０の三相入力部にそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、コントローラ１００から送信される駆動信号に基づきオン及びオフを切り替え、電力を変換する。 The inverter 31 is a DC / AC inverter that converts DC power supplied from the battery 1 into AC power and supplies the AC power to the motor 50, and is connected between the battery 1 and the motor 50. The inverter 31 is connected to the smoothing capacitor 311 on the DC side, a plurality of switching elements (insulated gate bipolar transistors IGBT) Q1 to Q6, and the switching elements Q1 to Q6 in parallel, and the current direction of the switching elements Q1 to Q6 And rectifier elements (reflux diodes) D1 to D6 through which current flows in the opposite direction. Further, an arm circuit is formed by connecting a parallel circuit of a switching element and a diode in series, and three arm circuits are connected in parallel between the power supply lines P and N. The connection point between the two switching elements of the arm circuit of each phase (in the U-phase example, the connection point between the emitter terminal of the switching element Q1 and the collector terminal of the switching element Q2) is the three-phase input portion of the motor 50. Are connected to each. Switching elements Q 1 to Q 6 switch on and off based on a drive signal transmitted from controller 100 to convert power.

インバータ３２は、バッテリ１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５０に供給するＤＣ／ＡＣインバータであり、バッテリ１とモータ５０との間に接続されている。またインバータ３２は、力率改善回路４０から入力される電力を交流電力に変換して、モータ５０に供給するインバータである。インバータ３２は、直流側に平滑用のコンデンサ３２１、３２２と、スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１２と、整流素子Ｄ７〜Ｄ１２を有している。 The inverter 32 is a DC / AC inverter that converts DC power supplied from the battery 1 into AC power and supplies the AC power to the motor 50, and is connected between the battery 1 and the motor 50. The inverter 32 is an inverter that converts the power input from the power factor correction circuit 40 into AC power and supplies the AC power to the motor 50. The inverter 32 includes smoothing capacitors 321 and 322, switching elements Q7 to Q12, and rectifying elements D7 to D12 on the DC side.

平滑コンデンサ３２１、３２２は直列に接続され、バッテリ１の両端に接続された電源線Ｐ、Ｎの間に接続され、インバータ３２の複数のアーム回路（スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１２及びダイオードＤ７〜Ｄ１２）に対して並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１２及びダイオードＤ７〜Ｄ１２の接続回路は、インバータ３１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６及びダイオードＤ１〜Ｄ６の接続回路と同様であるため、説明を省略する。 The smoothing capacitors 321 and 322 are connected in series, connected between power supply lines P and N connected to both ends of the battery 1, and connected to a plurality of arm circuits (switching elements Q7 to Q12 and diodes D7 to D12) of the inverter 32. Are connected in parallel. Since the connection circuit of the switching elements Q7 to Q12 and the diodes D7 to D12 is the same as the connection circuit of the switching elements Q1 to Q6 and the diodes D1 to D6 of the inverter 31, description thereof is omitted.

モータ５０は、例えば多重巻線を有する同期モータ或いは誘導モータであって、インバータ３１、３２の交流側に接続されている。モータ５０はバッテリ１からの電力で駆動する。モータ５０は、インバータ３１に接続された巻線５１（第１巻線）と、インバータ３２に接続された巻線５２（第２巻線）とを備えている。 The motor 50 is a synchronous motor or induction motor having multiple windings, for example, and is connected to the AC side of the inverters 31 and 32. The motor 50 is driven by electric power from the battery 1. The motor 50 includes a winding 51 (first winding) connected to the inverter 31 and a winding 52 (second winding) connected to the inverter 32.

第１巻線５１はスター状に結線した３つのコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗで構成され、第２巻線５２はスター状に結線した３つのコイル５２ｕ、５２ｖ、５２ｗで構成されている。３つのコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ及び３つのコイル５２ｕ、５２ｖ、５２ｗは、インバータ３１、３２のｕ、ｖ、ｗ相のアーム回路と対応している。 The first winding 51 is composed of three coils 51u, 51v, 51w connected in a star shape, and the second winding 52 is composed of three coils 52u, 52v, 52w connected in a star shape. The three coils 51u, 51v, 51w and the three coils 52u, 52v, 52w correspond to the u, v, w phase arm circuits of the inverters 31, 32.

第１巻線５１と第２巻線５２との間は、直流的には導通していないが、各相のコイル間で、磁気的に結合されている。そのため、交流電流が第２巻線に流れると、第１巻線５１に誘導電流が発生し、誘導電流がインバータ３１の交流側に流れる。すなわち、モータ５０はトランスとして作用し、インバータ３１、３２は第１巻線５１及び第２巻線５２に対して独立したインバータになっている。これにより、本例は、第１巻線５１と第２巻線５２との間で、直流的な絶縁を確保している。 The first winding 51 and the second winding 52 are not electrically connected in direct current, but are magnetically coupled between the coils of each phase. Therefore, when an alternating current flows through the second winding, an induced current is generated in the first winding 51, and the induced current flows to the alternating current side of the inverter 31. That is, the motor 50 functions as a transformer, and the inverters 31 and 32 are independent inverters for the first winding 51 and the second winding 52. Thereby, in this example, DC insulation is ensured between the first winding 51 and the second winding 52.

モータ５０は発電機としても駆動し、モータ５０の回生により発生する電力で、バッテリ１を充電することも可能である。なお、モータ５０は、多重巻線を有したモータであれば、誘導モータ等の他の種類のモータであってもよい。 The motor 50 is also driven as a generator, and the battery 1 can be charged with electric power generated by regeneration of the motor 50. The motor 50 may be another type of motor such as an induction motor as long as it has a multiple winding.

力率改善回路４０は、交流電源８から供給される交流電力の力率を改善しつつ、当該交流電力を平滑して、インバータ３２に直流電力を出力する回路である。力率改善回路４０は、インバータ３２とモータ５０との間に接続されている。力率回線回路４０は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８とダイオードＤ７、Ｄ８と、平滑コンデンサ３２１、３２２と、リレースイッチ４１と、平滑リアクトル４２とを有している。 The power factor correction circuit 40 is a circuit that smoothes the AC power and outputs the DC power to the inverter 32 while improving the power factor of the AC power supplied from the AC power supply 8. The power factor correction circuit 40 is connected between the inverter 32 and the motor 50. The power factor circuit 40 includes switching elements Q7 and Q8, diodes D7 and D8, smoothing capacitors 321 and 322, a relay switch 41, and a smoothing reactor 42.

スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８及びダイオードＤ７、Ｄ８は、インバータ３２を構成する三相アーム回路のうち、ｕ相のアーム回路である。また、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８及びダイオードＤ７、Ｄ８は、力率改善回路４０の回路素子の一部にもなっている。すなわち、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８及びダイオードＤ７、Ｄ８は、インバータ３２及び力率改善回路４０の共通の回路素子である。 Switching elements Q 7 and Q 8 and diodes D 7 and D 8 are u-phase arm circuits among the three-phase arm circuits constituting inverter 32. The switching elements Q7 and Q8 and the diodes D7 and D8 are also part of the circuit elements of the power factor correction circuit 40. That is, the switching elements Q7 and Q8 and the diodes D7 and D8 are common circuit elements of the inverter 32 and the power factor correction circuit 40.

また、平滑コンデンサ３２１、３２２は、インバータ３２の平滑用のコンデンサであり、力率改善回路４０の回路素子の一部にもなっている。すなわち、平滑コンデンサ３２１、３２２も同様に、インバータ３２及び力率改善回路４０の共通の回路素子である。 Further, the smoothing capacitors 321 and 322 are smoothing capacitors for the inverter 32 and are also part of the circuit elements of the power factor correction circuit 40. That is, the smoothing capacitors 321 and 322 are also common circuit elements of the inverter 32 and the power factor correction circuit 40.

リレースイッチ４１は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点とコイル５１ｕとの間の電流経路、及び、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点と平滑コイル４２との間の電流経路を切り替え可能とするスイッチである。リレースイッチ４１はａ接点とｂ接点を有している。ａ接点は配線でコイル５２ｕに接続され、ｂ接点は配線
で平滑リアクトル４２の一端に接続されている。 The relay switch 41 is a switch that can switch a current path between the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the coil 51u and a current path between the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the smoothing coil 42. is there. The relay switch 41 has an a contact and a b contact. The contact a is connected to the coil 52u by wiring, and the contact b is connected to one end of the smoothing reactor 42 by wiring.

リレースイッチ４１のａ接点が閉じることで、インバータ３２の三相のアーム回路とモータ５０の三相のコイル５２ｕ、５２ｖ、５２ｗとの間が導通する。一方、リレースイッチ４１のｂ接点が閉じることで、インバータ３２のＵ相のアーム回路と充電ポート７との間が導通し、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点からモータ５０のＵ相の入力部への出力線は遮断する。 By closing the contact a of the relay switch 41, the three-phase arm circuit of the inverter 32 and the three-phase coils 52u, 52v, 52w of the motor 50 are electrically connected. On the other hand, when the contact b of the relay switch 41 is closed, the U-phase arm circuit of the inverter 32 and the charging port 7 are electrically connected, and the connection point of the switching elements Q7 and Q8 is connected to the U-phase input portion of the motor 50. The output line is cut off.

平滑リアクトル４２は、リレースイッチ４１と充電ポート７との間に接続されている。 The smoothing reactor 42 is connected between the relay switch 41 and the charging port 7.

充電ポート７は、外部充電施設の充電ケーブルを接続するためのコネクタである。充電ポート７は、リレースイッチ４１及び平滑リアクトル４２を介して配線によりスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点に接続され、配線により平滑コンデンサ３２１、３２２の接続点（中点）にそれぞれ接続されている。これにより、充電ポート７は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点とインバータ３２との間に接続されている。 The charging port 7 is a connector for connecting a charging cable of an external charging facility. The charging port 7 is connected to the connection point of the switching elements Q7 and Q8 by wiring through the relay switch 41 and the smoothing reactor 42, and is connected to the connection point (middle point) of the smoothing capacitors 321 and 322 by wiring. Thereby, the charging port 7 is connected between the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the inverter 32.

充電ポート７に接続される交流電源８（図２を参照）は、車両の外側に設けられた商用電源等の交流電力を供給する電源（交流電力供給源）であって、外部の電源となる。交流電源８は、バッテリ１を充電する際の電力源となる。 An AC power supply 8 (see FIG. 2) connected to the charging port 7 is a power supply (AC power supply source) that supplies AC power such as a commercial power supply provided outside the vehicle, and serves as an external power supply. . The AC power supply 8 serves as a power source when charging the battery 1.

コントローラ１００は、モータ５の駆動制御及びバッテリ１の充電制御を行う制御部である。コントローラ１００はリレースイッチ４１の接点を切り替える。コントローラ１００は、電圧センサからの信号及び電流センサからの信号を読み込んで、インバータ３１、３２を制御する。 The controller 100 is a control unit that performs drive control of the motor 5 and charge control of the battery 1. The controller 100 switches the contact of the relay switch 41. The controller 100 reads the signal from the voltage sensor and the signal from the current sensor, and controls the inverters 31 and 32.

次に、バッテリ１の電力によるモータ５０の駆動制御について、図１を用いて説明する。 Next, drive control of the motor 50 by the power of the battery 1 will be described with reference to FIG.

車両を走行可能な状態にするためのメインスイッチがオンになると、コントローラ１００は、バッテリ１とインバータ３１、３２との間のリレースイッチ（図示しない）をオンにし、リレースイッチ４１のａ接点を閉じる。バッテリ１の電力は、インバータ３１を介してモータ５０の第１巻線５１に供給され、インバータ３２を介してモータ５０の第２巻線５２に供給される。 When the main switch for turning on the vehicle is turned on, the controller 100 turns on a relay switch (not shown) between the battery 1 and the inverters 31 and 32 and closes the contact a of the relay switch 41. . The electric power of the battery 1 is supplied to the first winding 51 of the motor 50 via the inverter 31 and is supplied to the second winding 52 of the motor 50 via the inverter 32.

コントローラ１００は、バッテリ１からインバータ３１、３２に入力される電力に対して、モータ５０から要求トルクを出力させるように、インバータ３１、３２のＰＷＭ制御を行う。 The controller 100 performs PWM control of the inverters 31 and 32 so that the required torque is output from the motor 50 with respect to the electric power input from the battery 1 to the inverters 31 and 32.

コントローラ１００は、図示しない運転者によって操作されるアクセルの開度を検出するアクセルセンサの検出値等の車両情報に基づくトルク指令値、電圧センサ２１、２２の検出電圧、及び、モータ５０の回転速度を検出するセンサ（図示しない）の検出値から電流指令値を算出する。そして、コントローラ１００は、電流センサ（図示しない）からの信号を読み込み、相電流の検出値を電流指令値と一致させる指令値を算出し、当該指令値からインバータ３１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６及びインバータ３１のスイッチング素子Ｑ７〜Ｑ１２を駆動させるＰＷＭ信号を生成して、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２に出力する。これにより、インバータ３１、３２の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２において、スイッチング動作が行われバッテリ１の電力でモータ５０が駆動する。 The controller 100 includes a torque command value based on vehicle information such as a detected value of an accelerator sensor that detects an accelerator opening operated by a driver (not shown), detected voltages of the voltage sensors 21 and 22, and a rotational speed of the motor 50. A current command value is calculated from a detection value of a sensor (not shown) that detects The controller 100 reads a signal from a current sensor (not shown), calculates a command value for matching the detected value of the phase current with the current command value, and switches the switching elements Q1 to Q6 of the inverter 31 and the inverter from the command value. PWM signals for driving the 31 switching elements Q7 to Q12 are generated and output to the switching elements Q1 to Q12. Thereby, in each switching element Q1-Q12 of the inverters 31 and 32, a switching operation is performed and the motor 50 is driven by the electric power of the battery 1.

次に、交流電源８の電力によるバッテリ１の充電について、図２を用いて説明する。図２は、交流電源８を用いて、バッテリ１を充電している場合の図１の等価回路である。 Next, charging of the battery 1 with the power of the AC power supply 8 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an equivalent circuit of FIG. 1 when the battery 1 is charged using the AC power supply 8.

まず、交流電源８の電力でバッテリ１を充電する際の回路構成について、説明する。交流電源８の電力でバッテリ１を充電する場合には、リレースイッチ４１のｂ接点は閉じた状態であり、ａ接点は開いた状態である。 First, the circuit configuration when charging the battery 1 with the power of the AC power supply 8 will be described. When the battery 1 is charged with the power of the AC power supply 8, the contact b of the relay switch 41 is closed and the contact a is open.

リレースイッチ４１のｂ接点が閉じられることで、リレースイッチ４１の接点ｂ、平滑リアクトル４２、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点及び平滑コンデンサ３２１、３２２の接続点を含む閉回路が形成される。力率改善回路４０内には、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８及びダイオードＤ７、Ｄ８のハーフブリッジ回路（インバータ３１の１レグ）が形成され、当該ハーブブリッジ回路は、平滑コンデンサ３２１、３２２を介して、平滑コンデンサ３２１、３２２の接続点に接続されている。 By closing the b-contact of the relay switch 41, a closed circuit including the contact b of the relay switch 41, the smoothing reactor 42, the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the connection point of the smoothing capacitors 321 and 322 is formed. A half-bridge circuit (one leg of the inverter 31) of switching elements Q7 and Q8 and diodes D7 and D8 is formed in the power factor correction circuit 40. The herb bridge circuit is smoothed via smoothing capacitors 321 and 322. It is connected to the connection point of the capacitors 321 and 322.

すなわち、力率改善回路４０は、インバータ３２のスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８、ダイオードＤ７、Ｄ８、及び平滑コンデンサ３２１、３２２を含む回路により構成されている。言い換えると、力率改善回路４０は、インバータ３２の回路構成であるスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８、ダイオードＤ７、Ｄ８、及び平滑コンデンサ３２１、３２２を利用して、構成されている。そのため、本例は、力率改善回路４０用に、別途スイッチング素子又はダイオードを設けていない。 That is, the power factor correction circuit 40 is configured by a circuit including switching elements Q7 and Q8 of the inverter 32, diodes D7 and D8, and smoothing capacitors 321 and 322. In other words, the power factor correction circuit 40 is configured by using switching elements Q7 and Q8, diodes D7 and D8, and smoothing capacitors 321 and 322, which are the circuit configuration of the inverter 32. Therefore, this example does not provide a separate switching element or diode for the power factor correction circuit 40.

リレースイッチ６３のａ接点は開いているため、インバータ３１のＵ相のアーム回路と、インバータ３２のＵ相のアーム回路の間は、コイル５１ｕ、５２ｕを介して、電気的に導通していない。一方、インバータ３１のｖ、ｗ相のアーム回路と、インバータ３２のｖ、ｗ相のアーム回路の間は、コイル５１ｖ、５２ｖ及びコイル５１ｗ、５２ｗを介して、電気的に導通している。そのため、インバータ３１、３２及びモータ５０は、１次側の２相分アーム、２つのトランス、及び２次側の２相アームの順を電力フローとする、絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００を構成している。 Since the contact a of the relay switch 63 is open, the U-phase arm circuit of the inverter 31 and the U-phase arm circuit of the inverter 32 are not electrically connected via the coils 51u and 52u. On the other hand, the v and w phase arm circuit of the inverter 31 and the v and w phase arm circuit of the inverter 32 are electrically connected via the coils 51v and 52v and the coils 51w and 52w. Therefore, the inverters 31 and 32 and the motor 50 constitute an isolated DCDC converter 200 in which the order of the two-phase arm on the primary side, the two transformers, and the two-phase arm on the secondary side is the power flow.

交流電源８の電力によるバッテリ１の充電時のコントローラ１００の制御について説明する。充電ケーブルが充電ポート７に接続されることで、交流電源８によりバッテリ１の充電が可能な状態になると、コントローラ１００は、リレースイッチ４１のｂ接点を閉じる。 The control of the controller 100 during charging of the battery 1 by the power of the AC power supply 8 will be described. When the charging cable is connected to the charging port 7 and the battery 1 can be charged by the AC power supply 8, the controller 100 closes the contact b of the relay switch 41.

コントローラ１００は、スイッチング素子Ｑ７を常時オフにしつつ、スイッチング素子Ｑ８のオン、オフを切り替えるスイッチング動作、及び、スイッチング素子Ｑ８を常時オフにしつつ、スイッチング素子Ｑ７のオン、オフを切り替えるスイッチング動作を、交流電源８の交流電圧の極性に応じて、交互に行う。そして、電圧が、平滑リアクトル４２及びダイオードＤ７、Ｄ８により平滑される。 The controller 100 performs an AC switching operation to switch the switching element Q8 on and off while the switching element Q7 is always off, and a switching operation to switch the switching element Q7 on and off while the switching element Q8 is always off. It is performed alternately according to the polarity of the AC voltage of the power supply 8. Then, the voltage is smoothed by the smoothing reactor 42 and the diodes D7 and D8.

また、コントローラ１００は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のスイッチング周期を制御することで、交流電源８から力率改善回路４０に入力される交流電力の力率を改善している。これにより、力率改善回路５０は、力率の改善作用を有しつつ、整流作用も有している。 Moreover, the controller 100 improves the power factor of the AC power input from the AC power supply 8 to the power factor correction circuit 40 by controlling the switching cycle of the switching elements Q7 and Q8. As a result, the power factor correction circuit 50 has a power factor improving function and a rectifying function.

コントローラ１００は、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２のオン、オフを切り替える。インバータ３２のｖ、ｗ相は、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２及びダイオードＤ９〜Ｄ１２のフルブリッジ回路で構成されている。そして、当該フルブリッジ回路は、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２のスイッチング動作により、力率改善回路から入力される直流電力を交流電力に変換して、コイル５２ｖ、５２ｗに出力する。 Controller 100 switches switching elements Q9 to Q12 on and off. The v and w phases of the inverter 32 are constituted by a full bridge circuit of switching elements Q9 to Q12 and diodes D9 to D12. And the said full bridge circuit converts the direct-current power input from a power factor improvement circuit into alternating current power by switching operation of switching element Q9-Q12, and outputs it to the coils 52v and 52w.

コイル５２ｖ、５２ｗに交流電流が流れると、コイル５１ｖ、５１ｗ、５２ｖ、５２ｗがトランスとして作用し、コイル５１ｖ、５１ｗに誘導電流が流れる。第１巻線５１の誘導電流は、モータ５０からインバータ３１に流れる。 When an alternating current flows through the coils 52v and 52w, the coils 51v, 51w, 52v and 52w act as transformers, and an induced current flows through the coils 51v and 51w. The induced current in the first winding 51 flows from the motor 50 to the inverter 31.

コントローラ１００は、インバータ３１のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のオン及びオフを切り替え、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を常時オフとする。インバータ３１のうちｖ、ｗ相に相当するフルブリッジ回路は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング動作により、モータ５０から入力される交流電力を直流電力に変換して、出力する。そして、インバータ３１から出力される直流電力は、バッテリ１に供給される。これにより、バッテリ１が充電される。 The controller 100 switches on and off the switching elements Q3 to Q6 of the inverter 31 and always turns off the switching elements Q1 and Q2. The full bridge circuit corresponding to the v and w phases of the inverter 31 converts the AC power input from the motor 50 into DC power and outputs it by the switching operation of the switching elements Q3 to Q6. The DC power output from the inverter 31 is supplied to the battery 1. Thereby, the battery 1 is charged.

また、コントローラ１００は、電圧センサ２の検出電圧を用いて、バッテリ１の電圧と、交流電源８の交流電圧の波高値とを比較している。なお、交流電源８の交流電圧は、電圧センサを用いて検出すればよい。 Further, the controller 100 compares the voltage of the battery 1 with the peak value of the AC voltage of the AC power supply 8 using the detection voltage of the voltage sensor 2. In addition, what is necessary is just to detect the alternating voltage of the alternating current power supply 8 using a voltage sensor.

そして、バッテリ１の電圧が、交流電源８の交流電圧の波高値の２倍以下である場合には、コントローラ１００は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６、Ｑ９〜Ｑ１２のスイッチング動作を制御して、絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００の入力電圧を降圧することで、絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００の出力電圧をバッテリ１の電圧まで抑える。これにより、バッテリ１には、寿命を低下させるような高電圧が印加されない。 When the voltage of the battery 1 is less than or equal to twice the peak value of the AC voltage of the AC power supply 8, the controller 100 controls the switching operations of the switching elements Q3 to Q6 and Q9 to Q12 to provide isolated DCDC. By stepping down the input voltage of converter 200, the output voltage of isolated DCDC converter 200 is suppressed to the voltage of battery 1. Thereby, the battery 1 is not applied with a high voltage that reduces the service life.

上記ように、本例は、多重巻線を有するモータ５０の第１巻線５１にインバータ３１を、第２巻線５２にインバータ３２を接続し、交流電源８を用いてインバータ３１からの出力電力でバッテリ１を充電する場合には、力率改善回路４０を用いて交流電源８から供給される電力を平滑して、インバータ３１に出力する。 As described above, in this example, the inverter 31 is connected to the first winding 51 and the inverter 32 is connected to the second winding 52 of the motor 50 having multiple windings, and the output power from the inverter 31 using the AC power supply 8 is used. When charging the battery 1, the power supplied from the AC power supply 8 is smoothed using the power factor correction circuit 40 and output to the inverter 31.

これにより、交流電源８を用いてバッテリ１を充電する場合には、モータ５０及びインバータ３１、３２が絶縁型ＤＣＤＣコンバータとして動作するため、絶縁性を高めることができ、絶縁性を確保するための重量の増加及び高コスト化を防ぐことができる。 Thereby, when charging the battery 1 using the alternating current power supply 8, since the motor 50 and the inverters 31 and 32 operate as an insulation type DCDC converter, the insulation can be enhanced and the insulation can be ensured. Increase in weight and cost can be prevented.

ところで、本例とは異なり、バッテリ１と交流電源８が直流的に絶縁されていない場合には、バッテリ１、インバータ３１、３２、モータ５０等を含んだ電動駆動要素と、これら電動駆動要素を収容する筐体との間で、絶縁性を強化した設計が必要となる。そして、車両用のバッテリ１は高出力であって、さらに絶縁性を確保するには、バッテリ１のサイズが大きくなってしまう、という問題もある。 By the way, unlike this example, when the battery 1 and the AC power supply 8 are not galvanically insulated, the electric drive elements including the battery 1, the inverters 31, 32, the motor 50, and the like, A design with enhanced insulation is required between the housing and the housing. The vehicle battery 1 has a high output, and there is also a problem that the size of the battery 1 becomes large in order to ensure further insulation.

しかしながら、本例は、上記のように、絶縁性の高いシステムであるため、バッテリ１を基礎絶縁相当の設計とすることができ、その結果として、バッテリ１のサイズを小さくすることができる。 However, since this example is a highly insulating system as described above, the battery 1 can be designed to be equivalent to basic insulation, and as a result, the size of the battery 1 can be reduced.

また、本例において、力率改善回路４０は、インバータ３１の複数のアーム回路のうち、Ｕ相に相当する一のアーム回路を含む回路により構成されている。これにより、本例は、バッテリ１の充電に係る付帯部品数を削減することができる。 In this example, the power factor correction circuit 40 is configured by a circuit including one arm circuit corresponding to the U phase among the plurality of arm circuits of the inverter 31. Thereby, this example can reduce the number of incidental parts concerning the charge of the battery 1.

また本例において、力率改善回路４０は、直列接続された複数のコンデンサを含む回路により構成されている。これにより、本例は、バッテリ１の充電に係る付帯部品数を削減することができ、充電装置のコストを抑制することができる。 In this example, the power factor correction circuit 40 is constituted by a circuit including a plurality of capacitors connected in series. Thereby, this example can reduce the number of incidental parts concerning the charge of the battery 1, and can suppress the cost of a charging device.

また本例は、バッテリ１の電圧が交流電源８の交流電圧の波高値の２倍以下である場合には、インバータ３１、３２及び第１、第２巻線５１、５２で構成される絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００を用いて、インバータ３２に入力される交流電圧を降圧している。すなわち、本例は、絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００をフォワードコンバータとして動作させることで、バッテリ１の負荷を低減しつつ、充電を行うことができる。その結果として、充電に伴うバッテリ１の寿命の低下を抑制することができる。 Further, in this example, when the voltage of the battery 1 is less than or equal to twice the peak value of the AC voltage of the AC power supply 8, the isolated DCDC configured by the inverters 31 and 32 and the first and second windings 51 and 52 is used. The converter 200 is used to step down the AC voltage input to the inverter 32. That is, in this example, the insulated DCDC converter 200 is operated as a forward converter, so that charging can be performed while reducing the load on the battery 1. As a result, it is possible to suppress a decrease in the life of the battery 1 due to charging.

また、本例は、充電ポート７を、インバータ３２のＵ相に相当するスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点と、インバータ３２との間に、接続する。これにより、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のスイッチング動作によって、交流電源８の交流電力を平滑する際に、電流をダイオードＤ７、Ｄ８に流すことができる。その結果として、インバータ３１の回路素子の一部であるダイオードＤ７、Ｄ８を、力率改善回路４０の平滑回路に利用することができるため、付帯部品数を、削減することができる。 In this example, the charging port 7 is connected between the connection point of the switching elements Q 7 and Q 8 corresponding to the U phase of the inverter 32 and the inverter 32. Thereby, when the AC power of the AC power supply 8 is smoothed by the switching operation of the switching elements Q7 and Q8, a current can be passed through the diodes D7 and D8. As a result, the diodes D7 and D8, which are part of the circuit elements of the inverter 31, can be used for the smoothing circuit of the power factor correction circuit 40, so that the number of auxiliary components can be reduced.

上記のインバータ３１が本発明の「第１インバータ」に相当し、インバータ３２が本発明の「第２インバータ」に相当し、力率改善回路４０が本発明の「回路部」に相当し、コントローラ１００が本発明の「制御部」に相当する。 The inverter 31 corresponds to the “first inverter” of the present invention, the inverter 32 corresponds to the “second inverter” of the present invention, the power factor correction circuit 40 corresponds to the “circuit portion” of the present invention, and the controller 100 corresponds to the “control unit” of the present invention.

《第２実施形態》
図３は、本発明の他の実施形態に係る充電装置を含む充電システムのブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、平滑リアクトル４２を設けていない点、及び力率改善回路４０とモータ５０との間の結線が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。 << Second Embodiment >>
FIG. 3 is a block diagram of a charging system including a charging device according to another embodiment of the present invention. In this example, the point which does not provide the smoothing reactor 42 with respect to 1st Embodiment mentioned above, and the connection between the power factor improvement circuit 40 and the motor 50 differ. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate.

本例の充電システムは、第１実施形態に係る力率改善回路４０の平滑リアクトル４２を、モータ５０の第２巻線５２のｕ相のコイル５２ｕで代用している。 In the charging system of this example, the smoothing reactor 42 of the power factor correction circuit 40 according to the first embodiment is substituted with the u-phase coil 52 u of the second winding 52 of the motor 50.

リレースイッチ４１は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点とコイル５２ｕとの間の電流経路、及び、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点と充電ポート７の一方の端子との間の電流経路を切り替え可能とするスイッチである。リレースイッチ４１のａ接点は配線でコイル５２ｕに接続され、ｂ接点は配線で充電ポート７の一方の端子に接続されている。 The relay switch 41 can switch the current path between the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the coil 52u, and the current path between the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and one terminal of the charging port 7. It is a switch. The contact a of the relay switch 41 is connected to the coil 52u by wiring, and the contact b is connected to one terminal of the charging port 7 by wiring.

また、第１巻線５２を構成するコイル５２ｕ〜５２ｖの接続点と、平滑コンデンサ３２１、３２２の接続点とが、配線により接続されている。 The connection points of the coils 52u to 52v constituting the first winding 52 and the connection points of the smoothing capacitors 321 and 322 are connected by wiring.

充電ポート７は、リレースイッチ４１を介してスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点と第２巻線５２のコイル５２ｕとの間に接続されている。 The charging port 7 is connected via the relay switch 41 between the connection point of the switching elements Q7 and Q8 and the coil 52u of the second winding 52.

次に、交流電源８の電力によるバッテリ１の充電について、図４を用いて説明する。図４は、交流電源８を用いて、バッテリ１を充電している場合の図３の等価回路である。 Next, charging of the battery 1 by the power of the AC power supply 8 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an equivalent circuit of FIG. 3 when the battery 1 is charged using the AC power supply 8.

リレースイッチ４１のｂ接点が閉じられることで、リレースイッチ４１の接点ｂ、コイル５２ｕ、コイル５２ｕ、５２ｖ、５２ｗの接続点、平滑コンデンサ３２１、３２２の接続点、及びスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点を含む閉回路が形成される。力率改善回路４０内には、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８及びダイオードＤ７、Ｄ８のハーフブリッジ回路（インバータ３２の１レグ）が形成され、当該ハーブブリッジ回路は、平滑コンデンサ３２１、３２２を介して、平滑コンデンサ３２１、３２２の接続点に接続されている。 By closing the contact b of the relay switch 41, the contact b of the relay switch 41, the connection point of the coil 52u, the coils 52u, 52v, and 52w, the connection point of the smoothing capacitors 321 and 322, and the connection point of the switching elements Q7 and Q8. A closed circuit is formed. A half-bridge circuit (one leg of the inverter 32) of switching elements Q7 and Q8 and diodes D7 and D8 is formed in the power factor correction circuit 40. The herb bridge circuit is smoothed via smoothing capacitors 321 and 322. It is connected to the connection point of the capacitors 321 and 322.

すなわち、力率改善回路４０は、インバータ３２のスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８、ダイオードＤ７、Ｄ８、及びコイル５２ｕを含む回路により構成されている。言い換えると、力率改善回路４０は、インバータ３２の回路構成であるスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８、ダイオードＤ７、Ｄ８、及びモータ５０の構成であるコイル５２ｕを利用して、構成されている。そのため、本例は、力率改善回路４０用に、別途スイッチング素子又はダイオードを設けておらず、平滑リアクトルも設けていない。 That is, the power factor correction circuit 40 is configured by a circuit including switching elements Q7 and Q8 of the inverter 32, diodes D7 and D8, and a coil 52u. In other words, the power factor correction circuit 40 is configured using the switching elements Q7 and Q8 that are the circuit configuration of the inverter 32, the diodes D7 and D8, and the coil 52u that is the configuration of the motor 50. Therefore, in this example, no separate switching element or diode is provided for the power factor correction circuit 40, and no smoothing reactor is provided.

そして、第１実施形態と同様に、インバータ３２の回路構成のうち、力率改善回路４０を構成しないスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２及びダイオードＤ９〜Ｄ１２と、コイル５１ｖ、５１ｗ、５２ｖ、５２ｗと、インバータ４０のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６及びダイオードＤ３〜Ｄ６が、絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００を構成している。 As in the first embodiment, among the circuit configuration of the inverter 32, the switching elements Q9 to Q12 and the diodes D9 to D12 that do not constitute the power factor correction circuit 40, the coils 51v, 51w, 52v, and 52w, and the inverter 40 The switching elements Q 3 to Q 6 and the diodes D 3 to D 6 constitute an isolated DCDC converter 200.

上記のように、本例において、力率改善回路４０は、ｕ相に相当するアーム回路と、第２巻線５２の複数のコイル（巻線）のうちｕ相に相当するアーム回路に接続されたコイル５２ｕとを含む回路により構成されている。これにより、本例は、バッテリ１の充電に係る付帯部品数を削減することができ、充電装置のコストを抑制することができる。 As described above, in this example, the power factor correction circuit 40 is connected to the arm circuit corresponding to the u phase and the arm circuit corresponding to the u phase among the plurality of coils (windings) of the second winding 52. And a circuit including the coil 52u. Thereby, this example can reduce the number of incidental parts concerning the charge of the battery 1, and can suppress the cost of a charging device.

また本例は、充電ポート７を、インバータ３２のＵ相に相当するスイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点と、モータ５０の第２巻線５２との間に、接続する。これにより、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８のスイッチング動作によって、交流電源８の交流電力を平滑する際に、電流をダイオードＤ７、Ｄ８に流すことができる。その結果として、インバータ３１の回路素子の一部であるダイオードＤ７、Ｄ８を、力率改善回路４０の平滑回路に利用することができるため、付帯部品数を、削減することができる。 In this example, the charging port 7 is connected between the connection point of the switching elements Q 7 and Q 8 corresponding to the U phase of the inverter 32 and the second winding 52 of the motor 50. Thereby, when the AC power of the AC power supply 8 is smoothed by the switching operation of the switching elements Q7 and Q8, a current can be passed through the diodes D7 and D8. As a result, the diodes D7 and D8, which are part of the circuit elements of the inverter 31, can be used for the smoothing circuit of the power factor correction circuit 40, so that the number of auxiliary components can be reduced.

《第３実施形態》
図５は、本発明の他の実施形態に係る充電装置を含む充電システムにおいて、交流電源８を用いて、バッテリ１を充電している場合の等価回路である。本例では上述した第２実施形態に対して、降圧コンバータを設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第２実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。 << Third Embodiment >>
FIG. 5 is an equivalent circuit in the case where the battery 1 is charged using the AC power supply 8 in a charging system including a charging device according to another embodiment of the present invention. This example differs from the second embodiment described above in that a step-down converter is provided. Since the configuration other than this is the same as that of the second embodiment described above, the description thereof is incorporated as appropriate.

降圧コンバータ６０は、双方向の降圧コンバータであって、インバータ３１のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６及びダイオードＤ３〜Ｄ６と、バッテリ１との間に接続されている。降圧コンバータ４０は、リレースイッチ６１と、平滑リアクトル６２と、平滑コンデンサ６３とを有している。 The step-down converter 60 is a bidirectional step-down converter, and is connected between the switching elements Q 3 to Q 6 and the diodes D 3 to D 6 of the inverter 31 and the battery 1. The step-down converter 40 includes a relay switch 61, a smoothing reactor 62, and a smoothing capacitor 63.

リレースイッチ６１は、ａ接点とｂ接点とを有している。ａ接点は、配線でコイル５１ｕに接続され、ｂ接点は、平滑リアクトル６２を介して、バッテリ１の入力側に接続されている。 The relay switch 61 has an a contact and a b contact. The a contact is connected to the coil 51 u by wiring, and the b contact is connected to the input side of the battery 1 via the smoothing reactor 62.

リレースイッチ６１のａ接点が閉じることで、インバータ３１のｕ相のアーム回路とコイル５１ｕとの間が導通する。一方、リレースイッチ６１のｂ接点が閉じることで、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とバッテリ１とが導通し、インバータ３１のｕ相のアーム回路とコイル５１ｕとの間が遮断する。 By closing the contact a of the relay switch 61, the u-phase arm circuit of the inverter 31 and the coil 51u are electrically connected. On the other hand, when the b contact of the relay switch 61 is closed, the connection point between the switching elements Q1 and Q2 and the battery 1 are conducted, and the u-phase arm circuit of the inverter 31 and the coil 51u are disconnected.

平滑リアクトル６２は、リレースイッチ６１のｂ接点と電源線Ｐとを接続する配線に設けられている。平滑コンデンサ６３は、バッテリ１とリレースイッチ９との間で、電源線Ｐ，Ｎ間に接続されている。 The smoothing reactor 62 is provided on the wiring that connects the b-contact of the relay switch 61 and the power supply line P. Smoothing capacitor 63 is connected between power supply lines P and N between battery 1 and relay switch 9.

リレースイッチ９は、バッテリ１とインバータ３１との間を、導通、遮断するためのスイッチである。バッテリ１の電力でモータ５０を駆動させる場合には、リレースイッチ９はオンとなる。一方、交流電源８でバッテリ１を充電する場合には、リレースイッチ９はオフになる。 The relay switch 9 is a switch for connecting and disconnecting between the battery 1 and the inverter 31. When the motor 50 is driven by the power of the battery 1, the relay switch 9 is turned on. On the other hand, when the battery 1 is charged with the AC power supply 8, the relay switch 9 is turned off.

次に、交流電源８の電力によるバッテリ１の充電について、説明する。力率改善回路４０及び絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００と、コントローラ１００による力率改善回路４０及び絶縁ＤＣＤＣコンバータの制御は、第２実施形態と同様であるため、説明を省略する。 Next, charging of the battery 1 with the power of the AC power supply 8 will be described. The control of the power factor correction circuit 40 and the isolated DCDC converter 200 by the controller 100 and the power factor correction circuit 40 and the isolated DCDC converter by the controller 100 are the same as those in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.

コントローラ１００は、交流電源８でバッテリ１を充電する際に、リレースイッチ６１のｂ接点を閉じる。リレースイッチｂ接点が閉じられることで、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ２、平滑リアクトル６２及び平滑コンデンサ６３の閉回路が形成される。そして、この閉回路は、降圧チョッパ回路となり、絶縁ＤＣＤＣコンバータ６０からの入力電圧を降圧して、バッテリ１へ出力することが可能となる。 The controller 100 closes the b contact of the relay switch 61 when charging the battery 1 with the AC power supply 8. By closing the relay switch b contact, a closed circuit of the switching element Q1, the diode D2, the smoothing reactor 62, and the smoothing capacitor 63 is formed. This closed circuit becomes a step-down chopper circuit and can step down the input voltage from the isolated DCDC converter 60 and output it to the battery 1.

コントローラ１００は、電圧センサ２の検出電圧を用いて、バッテリ１の電圧と、交流電源８の交流電圧の波高値とを比較し、バッテリ１の電圧が交流電源８の交流電圧の波高値の２倍以下である場合には、スイッチング素子Ｑ２を常時オフとし、スイッチング素子Ｑ１のオン、オフを切り替えることで、降圧コンバータ６０を動作させる。 The controller 100 compares the voltage of the battery 1 with the peak value of the AC voltage of the AC power supply 8 using the detection voltage of the voltage sensor 2, and the voltage of the battery 1 is 2 of the peak value of the AC voltage of the AC power supply 8. If it is less than or equal to twice, the switching element Q2 is always turned off, and the switching element Q1 is switched on and off to operate the step-down converter 60.

これにより、絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００の出力電圧をバッテリ１の電圧まで抑える。また、インバータ３１のｕ相のアーム回路を利用して、降圧コンバータを構成することができる。 Thereby, the output voltage of the isolated DCDC converter 200 is suppressed to the voltage of the battery 1. In addition, a step-down converter can be configured using the u-phase arm circuit of the inverter 31.

上記のように、本例は、インバータ３１のｕ相のアーム回路を含む回路で降圧コンバータ６０を構成し、バッテリ１の電圧が交流電源８の交流電圧の波高値の２倍以下である場合には、降圧コンバータ６０に入力電圧を降圧してバッテリ１に出力する。これにより、降圧コンバータを用いてバッテリ１の充電装置を構築する際に、付帯部品数を削減することができ、充電装置のコストを抑制することができる。 As described above, in this example, the step-down converter 60 is configured by a circuit including the u-phase arm circuit of the inverter 31, and the voltage of the battery 1 is not more than twice the peak value of the AC voltage of the AC power supply 8. Drops the input voltage to the step-down converter 60 and outputs it to the battery 1. Thereby, when building the charging device of the battery 1 using a step-down converter, the number of incidental parts can be reduced and the cost of the charging device can be suppressed.

また、本例は、バッテリ１の充電時に２次側として作用するインバータ３１のｕ相のアーム回路を利用して、双方降圧コンバータを構成することで、絶縁ＤＣＤＣコンバータ２００の出力電圧を降圧して、バッテリ１に供給することができる。さらに、バッテリ１の負荷を低減しつつ、充電を行うことができる。その結果として、充電に伴うバッテリ１の寿命の低下を抑制することができる。 Further, in this example, by using the u-phase arm circuit of the inverter 31 that acts as a secondary side when the battery 1 is charged, a double step-down converter is configured to step down the output voltage of the isolated DCDC converter 200. Can be supplied to the battery 1. Furthermore, charging can be performed while reducing the load on the battery 1. As a result, it is possible to suppress a decrease in the life of the battery 1 due to charging.

１…バッテリ
２…電圧センサ
７…充電ポート
８…交流電源
９…リレースイッチ
３１、３２…インバータ
３１１、３２１、３２２…平滑コンデンサ
４０…力率改善回路
４１…リレースイッチ
４２…平滑リアクトル
５０…モータ
５１、５２…巻線
６０…降圧コンバータ
６１…リレースイッチ
６２…平滑リアクトル
６３…平滑コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ１２…スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ１２…ダイオード
Ｐ、Ｎ…電源線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Battery 2 ... Voltage sensor 7 ... Charging port 8 ... AC power supply 9 ... Relay switch 31, 32 ... Inverter 311, 321, 322 ... Smoothing capacitor 40 ... Power factor improvement circuit 41 ... Relay switch 42 ... Smoothing reactor 50 ... Motor 51 52 ... Winding 60 ... Step-down converter 61 ... Relay switch 62 ... Smoothing reactor 63 ... Smoothing capacitors Q1-Q12 ... Switching elements D1-D12 ... Diodes P, N ... Power line

Claims

In a charging device that charges a battery with power from an AC power supply source,
A motor having multiple windings;
A first inverter that is connected between one of the multiple windings and the battery, converts input DC power into AC power, and outputs the AC power to the motor;
A second inverter connected between the other winding of the multiple windings and the battery, and converts input DC power into AC power and outputs the AC power to the motor;
A circuit unit for improving the power factor of AC power input from the AC power supply source;
A control unit that controls the first inverter, the second inverter, and the circuit unit;
The controller is
When charging the battery with the output power from the first inverter using the AC power supply source, the circuit unit smoothes the power supplied from the AC power supply source using the circuit unit, and the circuit unit. To output power to the second inverter,
The second inverter is
A plurality of arm circuits in which a parallel circuit of a switching element and a diode are connected in series in a pair,
The circuit section is
A charging device comprising a circuit including one arm circuit among the plurality of arm circuits.

The charging device according to claim 1,
The second inverter is
A plurality of capacitors connected in series in parallel with the plurality of arm circuits;
The circuit section is
A charging device comprising a circuit including the plurality of capacitors.

The charging device according to claim 1 or 2,
The other winding is
Corresponding to the plurality of arm circuits, each composed of a plurality of windings connected,
The circuit section is
A charging device comprising: a winding including a winding connected to the one arm circuit among the plurality of windings.

It is a charging device as described in any one of Claims 1-3,
The controller is
When the voltage of the battery is not more than twice the peak value of the AC voltage of the AC power supply source, using a converter composed of the first inverter, the multiple winding, and the second inverter, A charging device that steps down an AC voltage input to the second inverter.

It is a charging device as described in any one of Claims 1-4,
A step-down converter connected between the battery and the first inverter and stepping down a voltage;
The first inverter is
A plurality of arm circuits in which a parallel circuit of a switching element and a diode are connected in series in a pair,
The step-down converter
A circuit including one arm circuit among the plurality of arm circuits of the first inverter;
The controller is
When the voltage of the said battery is 2 times or less of the peak value of the alternating voltage of the said alternating current power supply source, the input voltage to the said step-down converter is stepped down and it outputs to the said battery.

It is a charging device as described in any one of Claims 1-5,
A connector electrically connected to the AC power supply source;
The connector is
It is connected between the connection point of the plurality of switching elements included in the one arm circuit and the second inverter, or between the connection point and the other winding. Charging device.