JP2017204902A - Power conversion apparatus and controller for electrically-driven vehicle - Google Patents

Power conversion apparatus and controller for electrically-driven vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2017204902A
JP2017204902A JP2016093771A JP2016093771A JP2017204902A JP 2017204902 A JP2017204902 A JP 2017204902A JP 2016093771 A JP2016093771 A JP 2016093771A JP 2016093771 A JP2016093771 A JP 2016093771A JP 2017204902 A JP2017204902 A JP 2017204902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
winding
power
motor
power conversion
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.)
Granted
Application number
JP2016093771A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6668930B2 (en
Inventor
田島 豊
Yutaka Tajima
豊 田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2016093771A priority Critical patent/JP6668930B2/en
Publication of JP2017204902A publication Critical patent/JP2017204902A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6668930B2 publication Critical patent/JP6668930B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion apparatus capable of suppressing loss of a booster circuit while meeting a high-output request.SOLUTION: The power conversion apparatus, executing power conversion between a motor M and a battery BA, includes: a first inverter 20 of voltage type whose input side is connected with the battery BA and whose output side is connected with a first coil 11a of the motor M; a second inverter 30 of current type whose input side is connected in parallel to the first inverter 20 and whose output side is connected with a second coil 11b with the same phase to the first coil 11a; and a diode 40 connected in a forward direction between the battery BA and the second inverter 30.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力変換装置および電動車両の制御装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device and a control device for an electric vehicle.

従来、電動車両において、直流電源を交流に変換して交流電動機を駆動させる電力変換装置を備えたものにおいて、長時間の電力供給を図ったものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この従来の電力変換装置では、高出力要求時には、第1の電源から昇圧回路により昇圧した電圧を供給する第1のモードとし、非高出力要求時には、昇圧回路を経ることなく第2の電源の電圧を供給する第2のモードとに、適宣切り替え制御している。
これにより、高出力要求に応じることを可能としながらも、昇圧回路を経ることなしに電力供給を行うモードを有することにより、昇圧回路による損失を抑え効率向上を図るようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric vehicle that includes a power conversion device that converts a DC power source into AC and drives an AC motor has been known to supply power for a long time (see, for example, Patent Document 1). .
In this conventional power conversion device, when a high output is required, the first mode is used to supply a voltage boosted by the booster from the first power supply. When a non-high output is required, the second power supply is not passed through the booster. Control is appropriately switched to the second mode for supplying voltage.
Thereby, while being able to respond to a high output demand, by having a mode in which power is supplied without going through the booster circuit, the loss due to the booster circuit is suppressed and the efficiency is improved.

特開2014−15133公報JP 2014-15133 A

しかしながら、上述の従来技術では、第1のモードでは、昇圧回路を介して電力供給を行うため、依然として、昇圧回路による損失が生じ、その分、昇圧回路を用いない場合と比較して、効率の悪化を招く。   However, in the above-described prior art, in the first mode, since power is supplied through the booster circuit, loss due to the booster circuit still occurs, and compared with the case where the booster circuit is not used, the efficiency is higher. Deteriorating.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、高出力要求にも応答可能としながらも、昇圧回路損失を抑制可能な電力変換装置および電動車両の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to the above problem, and an object of the present invention is to provide a power conversion device and a control device for an electric vehicle capable of suppressing a booster circuit loss while being able to respond to a high output request. .

本発明の電力変換装置は、直流電源に並列に電圧型の第1のインバータと、電流型の第2のインバータとを備え、第1のインバータの出力側が交流電動機の第1の巻線に接続され、第2のインバータの出力側が第1の巻線と同相の第2の巻線に接続されている。   The power converter of the present invention includes a voltage-type first inverter and a current-type second inverter in parallel with a DC power supply, and the output side of the first inverter is connected to the first winding of the AC motor. The output side of the second inverter is connected to the second winding in phase with the first winding.

本発明の電力変換装置にあっては、昇圧回路を経ることなく、交流電動機の各巻線に電力供給を行うため、昇圧回路による損失が生じることが無く、効率向上を図ることができる。また、両インバータを同時に作動させて、両巻線に同時に電力供給を行うことにより、高出力要求に応えることが可能である。   In the power conversion device of the present invention, power is supplied to each winding of the AC motor without going through the booster circuit, so that loss due to the booster circuit does not occur and efficiency can be improved. Moreover, it is possible to meet a high output demand by operating both inverters simultaneously and supplying power to both windings simultaneously.

実施の形態1の電力変換装置を備えた電動車両の制御装置を示す全体図である。1 is an overall view showing a control device for an electric vehicle including the power conversion device according to Embodiment 1. FIG. 前記電動車両の制御装置におけるモータのトルク特性およびモード切替特性を示す図である。It is a figure which shows the torque characteristic and mode switching characteristic of a motor in the control apparatus of the said electric vehicle. 実施の形態1の電力変換装置の第1作動モードの電力供給状態を示す作用説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram illustrating a power supply state in a first operation mode of the power conversion device according to the first embodiment. 実施の形態1の電力変換装置の第2作動モードの電力供給状態を示す作用説明図である。It is an effect explanatory view showing the power supply state of the 2nd operation mode of the power converter of Embodiment 1. 実施の形態1の電力変換装置の回生時の電力供給状態を示す作用説明図である。It is an effect explanatory view showing the power supply state at the time of regeneration of the power converter of Embodiment 1. 実施の形態2の電力変換装置を備えた電動車両の制御装置を示す全体図である。FIG. 6 is an overall view showing a control device for an electric vehicle including the power conversion device according to the second embodiment. 実施の形態3の電力変換装置を備えた電動車両の制御装置を示す全体図である。FIG. 10 is an overall view showing a control device for an electric vehicle including the power conversion device according to Embodiment 3. 実施の形態3の電力変換装置に用いる外部充電器を示す模式図である。6 is a schematic diagram showing an external charger used in the power conversion device of Embodiment 3. FIG.

以下、本発明の電力変換装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
(実施の形態1)
以下、実施の形態1の電力変換装置Aおよびこの電力変換装置を用いた電動車両の制御装置について説明する。
本実施の形態1の電力変換装置Aは、図1に示す直流電源としての車載のバッテリBAからの直流電流を交流電流に変換して電動車両の駆動源であるモータ(交流電動機)Mを駆動させる。また、電力変換装置Aは、モータMが発電機として回生を行った場合は、発電された交流電流を直流電流に変換し、バッテリBA側に供給する。
なお、バッテリBAとして、電圧制御範囲が数百ボルト程度の二次電池(リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等)を採用している。
Hereinafter, the best mode for realizing the power converter of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
(Embodiment 1)
Hereinafter, the power conversion device A according to the first embodiment and the control device for the electric vehicle using the power conversion device will be described.
The power conversion device A according to the first embodiment converts a direct current from an in-vehicle battery BA serving as a direct current power source shown in FIG. 1 into an alternating current to drive a motor (AC motor) M that is a drive source of the electric vehicle. Let In addition, when the motor M performs regeneration as the generator, the power conversion device A converts the generated alternating current into a direct current and supplies the direct current to the battery BA side.
As the battery BA, a secondary battery (such as a lithium ion secondary battery or a nickel metal hydride battery) having a voltage control range of about several hundred volts is employed.

(モータの構成)
まず、モータMの構成について説明する。
モータMは、二重巻線構造となっている。
すなわち、モータMは、周知のように、図示を省略したロータを備え、その外周には、複数のティース11が一定間隔で配置されたステータ10を備える。そして、ティース11には、コイルが巻き付けられるが、本実施の形態1では、ティース11に、それぞれ、第1のコイル11aと第2のコイル11bが二重に巻き付けられている。
(Motor configuration)
First, the configuration of the motor M will be described.
The motor M has a double winding structure.
That is, as is well known, the motor M includes a rotor (not shown), and includes a stator 10 on the outer periphery of which a plurality of teeth 11 are arranged at regular intervals. And although the coil is wound around the teeth 11, in this Embodiment 1, the 1st coil 11a and the 2nd coil 11b are each wound around the tooth 11 double.

この二重巻というのは、1つのティース11に対して、第1、第2の2つのコイル11a,11bが、磁束を共有可能に並列に巻き付けられている状態をいう。例えば、1つのティース11に対して、両コイル11a,11bを、相互に絶縁状態で内外二重に設けてもよいが、これに限らず、径方向に並設してもよい。図1では、図示の上で両コイル11a,11bの判別が容易なように、径方向に並設した状態を示している。   This double winding refers to a state in which the first and second coils 11a and 11b are wound in parallel around one tooth 11 so as to share magnetic flux. For example, both the coils 11a and 11b may be provided in an inner and outer double state in an insulated state with respect to one tooth 11, but the present invention is not limited to this and may be provided in parallel in the radial direction. FIG. 1 shows a state in which the coils 11a and 11b are easily arranged in the radial direction so as to be easily distinguished.

なお、コイル11a,11bは、その巻数が、両者の巻数の合計が本来の定格で必要な巻数となるように設けられており、二重巻とする(並列に設ける)ことでモータMの大型化を招くことが無いようにしている。
また、本実施の形態1では、モータMは、三相の交流モータを用いており、ティース11は、3相構造であることを表すために「3」個示すが、実際には3の倍数設けられているものとする。また、モータMの相数は、「3」に限定されるものではなく、2相、5相など他の相数としてもよい。
The coils 11a and 11b are provided such that the total number of turns of the coils 11a and 11b is the number of turns necessary for the original rating, and the motor 11 is large in size by being double-turned (provided in parallel). So that it will not be incurred.
In the first embodiment, the motor M uses a three-phase AC motor, and the teeth 11 are “3” to indicate that they have a three-phase structure. It shall be provided. Further, the number of phases of the motor M is not limited to “3”, and may be other phases such as two phases and five phases.

(電力変換装置)
次に、電力変換装置Aについて詳細に説明する。
電力変換装置Aは、第1のインバータ20と第2のインバータ30とを備える。
第1のインバータ20は、入力側がバッテリBAに接続され、出力側が第1のコイル11aに接続されてこの第1のコイル11aを励磁する。
第2のインバータ30は、入力側が、バッテリBAに対して第1のインバータ20と並列に接続され、出力側が、第2のコイル11bに接続され、第2のコイル11bを励磁する。
なお、第1のインバータ20と第2のインバータ30とは、それぞれ、同相の第1のコイル11aおよび第2のコイル11bに接続されている。
(Power converter)
Next, the power converter A will be described in detail.
The power conversion device A includes a first inverter 20 and a second inverter 30.
The first inverter 20 has an input side connected to the battery BA and an output side connected to the first coil 11a to excite the first coil 11a.
The second inverter 30 has an input side connected in parallel to the first inverter 20 with respect to the battery BA, an output side connected to the second coil 11b, and excites the second coil 11b.
In addition, the 1st inverter 20 and the 2nd inverter 30 are respectively connected to the 1st coil 11a and the 2nd coil 11b of the same phase.

第1のインバータ20は、電圧型のインバータであり、3相のスイッチング回路21,22,23および平滑コンデンサ24を備える。また、各スイッチング回路21,22,23は、直列接続された一対のスイッチ素子(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))21a,21b,22a,22b,23a,23bを備える。なお、この電圧型の第1のインバータ20は、所定の電圧と0Vとのいずれかの電圧を出力する。また、第1のインバータ20には、昇圧回路を経ることなくバッテリBAから電力が供給される構成となっている。   The first inverter 20 is a voltage type inverter, and includes three-phase switching circuits 21, 22, 23 and a smoothing capacitor 24. Each switching circuit 21, 22, 23 includes a pair of switch elements (for example, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)) 21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b connected in series. The voltage type first inverter 20 outputs either a predetermined voltage or 0V. The first inverter 20 is configured to be supplied with power from the battery BA without going through a booster circuit.

第2のインバータ30は、電流型のインバータであり、3相のスイッチング回路31,32,33およびリアクトル34を備える。また、各スイッチング回路31,32,33は、直列接続された2つのスイッチ素子(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))31a,31b,32a,32b,33a,33bを備える。なお、この電流型の第2のインバータ30は、負荷にかかわらず、所定の電流を出力する。   The second inverter 30 is a current type inverter and includes three-phase switching circuits 31, 32, 33 and a reactor 34. Each switching circuit 31, 32, 33 includes two switch elements (for example, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)) 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b connected in series. The current type second inverter 30 outputs a predetermined current regardless of the load.

さらに、バッテリBAと第2インバータ30との間には、ダイオード40が順方向に接続されている。
また、第2のインバータ30は、前述のように電流型のインバータであるが、モータMの各コイル11bとの間には、コンデンサを備えないことを特徴とする。なお、このコンデンサを備えない理由については後述する。
Furthermore, a diode 40 is connected in the forward direction between the battery BA and the second inverter 30.
The second inverter 30 is a current type inverter as described above, but is characterized in that no capacitor is provided between each coil 11b of the motor M. The reason why this capacitor is not provided will be described later.

(制御ユニットの構成)
両インバータ20,30の作動は、モード切替制御装置としての制御ユニット50により制御されるもので、以下に、制御ユニット50について説明する。
制御ユニット50は、目標駆動トルク(目標モータトルク)および車速(目標モータ回転数)に応じ、作動モードとして、第1作動モードと第2作動モードとを備える。なお、目標駆動トルクは、周知のように、アクセル開度センサ51が検出するアクセル開度と、車速センサ52が検出する車速とに基づいて演算して求めることができる。
第1作動モードは、第1のインバータ20のみを作動させ、第1のコイル11aのみに電力を供給する。一方、第2作動モードは、両インバータ20,30を同時に作動させ、両コイル11a,11bに電力を供給するモードである。
(Configuration of control unit)
The operation of both inverters 20 and 30 is controlled by a control unit 50 as a mode switching control device, and the control unit 50 will be described below.
The control unit 50 includes a first operation mode and a second operation mode as operation modes according to the target drive torque (target motor torque) and the vehicle speed (target motor rotation speed). As is well known, the target drive torque can be obtained by calculation based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor 51 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 52.
In the first operation mode, only the first inverter 20 is operated, and power is supplied only to the first coil 11a. On the other hand, the second operation mode is a mode in which both inverters 20 and 30 are simultaneously operated to supply power to both coils 11a and 11b.

(制御ユニットによるモード切替制御)
次に、第1作動モードと第2作動モードとの切替制御について説明する。
図2は、モータMのトルク特性および作動モード特性を説明する図である。
この図2において、第1領域は、第1作動モードに制御する領域である。この第1領域は、駆動トルクおよびモータ回転数が相対的に低い領域、すなわち、低回転低出力の領域である。したがって、目標駆動トルクおよびモータ回転数(車速)が低い場合は、第1作動モードとし、第1のインバータ20のみを作動させ、モータMの、第1のコイル11aのみに電力を供給する。
(Mode switching control by control unit)
Next, switching control between the first operation mode and the second operation mode will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating torque characteristics and operation mode characteristics of the motor M.
In FIG. 2, the first region is a region that is controlled to the first operation mode. The first region is a region where the drive torque and the motor rotational speed are relatively low, that is, a region where the rotation is low and the output is low. Therefore, when the target drive torque and the motor rotation speed (vehicle speed) are low, the first operation mode is set, only the first inverter 20 is operated, and power is supplied only to the first coil 11a of the motor M.

一方、図2において第2領域は、第2作動モードに制御する領域である。この第2領域は、駆動トルクとモータ回転数とのいずれかが高い領域、すなわち、低回転大出力および高回転大出力の領域である。したがって、目標駆動トルクが高い場合は、第2作動モードとし、両インバータ20,30を作動させ、モータMの両コイル11a,11bに電力を供給する。   On the other hand, the second region in FIG. 2 is a region to be controlled to the second operation mode. This second region is a region where either the driving torque or the motor rotational speed is high, that is, a region where the low rotation and high output are high. Therefore, when the target drive torque is high, the second operation mode is set, both inverters 20 and 30 are operated, and electric power is supplied to both coils 11a and 11b of the motor M.

なお、第1のインバータ20および第2のインバータ30の出力は、両者が同時に作動した際に、モータMにより必要な最大駆動トルク(定格)が得られるように設定されている。したがって、各インバータ20,30は、それぞれ、1つのインバータによりモータMを駆動させるものと比較して、各スイッチング回路21〜23,31〜33として小型の規格のものを用いて構成している。   The outputs of the first inverter 20 and the second inverter 30 are set so that the required maximum driving torque (rated) can be obtained by the motor M when both operate simultaneously. Accordingly, each of the inverters 20 and 30 is configured by using a smaller standard as each of the switching circuits 21 to 23 and 31 to 33 as compared with one in which the motor M is driven by one inverter.

(実施の形態1の作用)
制御ユニット50は、ドライバによる運転操作に基づいて得られた目標駆動トルクを得るべくモータMの駆動トルクおよび回転数を制御する。そして、その際、電力変換装置Aの作動モードを、駆動トルクとモータ回転数(車速)に応じ、第1作動モードと第2作動モードのいずれかに切り替える。
(Operation of Embodiment 1)
The control unit 50 controls the drive torque and the rotation speed of the motor M so as to obtain the target drive torque obtained based on the driving operation by the driver. At that time, the operation mode of the power conversion device A is switched between the first operation mode and the second operation mode according to the drive torque and the motor rotation speed (vehicle speed).

(低回転低出力時)
モータMの出力として、図2において、Mo1に示す低出力(低駆動トルク)かつ低回転が要求される第1領域では、電力変換装置Aを第1作動モードで作動させる。なお、第1領域は、例えば、車速が、非高速領域で、一定速度で走行しているような走行状況である。
(At low rotation and low output)
In the first region where the low output (low driving torque) and low rotation indicated by Mo1 in FIG. 2 are required as the output of the motor M, the power conversion device A is operated in the first operation mode. Note that the first region is a traveling state in which the vehicle speed is traveling at a constant speed in a non-high speed region, for example.

第1作動モードでは、制御ユニット50は、図3の矢印Y3により示すように、第1のインバータ20のみを作動させ、第1のコイル11aのみに電力を供給する。この場合、ドライバの要求駆動トルクに応じたモータMの出力が低いことから、第1のコイル11aのみへの電力供給であっても、必要なモータ出力を確保することができる。   In the first operation mode, the control unit 50 operates only the first inverter 20 and supplies power only to the first coil 11a as indicated by an arrow Y3 in FIG. In this case, since the output of the motor M corresponding to the driver's required drive torque is low, the necessary motor output can be ensured even when power is supplied only to the first coil 11a.

また、この際、電力は昇圧回路を経ることなく第1のインバータ20に供給されるため、昇圧回路を経る場合のような損失は生じることはない。そして、第2のインバータ30には電力を供給しないことから、ダイオード40やリアクトル34の導通損失も無い。したがって、低損失で電力を供給できる。   At this time, since the power is supplied to the first inverter 20 without going through the booster circuit, there is no loss as in the case of going through the booster circuit. Since no power is supplied to the second inverter 30, there is no conduction loss of the diode 40 and the reactor 34. Therefore, power can be supplied with low loss.

ここで、昇圧回路について、説明を加える。
一般に、電動車両など駆動源としてモータを備える車両において、走行速度が上がりモータが高回転になると、誘起電圧が上昇し、モータに十分な電流を流しにくくなる。この対策として、一般に弱め界磁制御や昇圧回路による高電圧化が対策として行われる。
Here, the booster circuit will be described.
In general, in a vehicle including a motor as a drive source such as an electric vehicle, when the traveling speed is increased and the motor is rotated at a high speed, the induced voltage is increased and it is difficult to flow a sufficient current to the motor. As countermeasures, field weakening control and boosting voltage by a booster circuit are generally taken as countermeasures.

弱め界磁制御を行うとモータの力行に直接関与しない電流を流すので、インバータや電動機の損失を大きくしてしまう。さらに電源、インバータ、モータ共に大容量化(大型化)することになり、高コスト化を招く。   When field-weakening control is performed, a current that does not directly participate in the powering of the motor is caused to flow, which increases the loss of the inverter and the electric motor. In addition, the power supply, inverter, and motor are all increased in capacity (upsized), resulting in higher costs.

また、昇圧回路を設けた場合には、下記の問題が生じる。
第1に、直流電源とインバータとの間に昇圧回路を接続するため、モータに供給される電流は昇圧回路をも流れることになる。昇圧させる必要のない通常走行時(モータの低回転時)にも、電流が昇圧回路を流れることによる損失が発生する。特に、電動車両は、通常走行時は、回転数もトルクも低い領域(第1領域)であることが多い。この領域では、燃費に相当する電費、即ち電力の消費量が小さいことが重要な性能要求であるにもかかわらず、昇圧回路を電流が通ることにより大きな損失が生じ電力消費が発生してしまう。
In addition, when a booster circuit is provided, the following problems occur.
First, since the booster circuit is connected between the DC power supply and the inverter, the current supplied to the motor also flows through the booster circuit. Even during normal travel where there is no need for boosting (during low rotation of the motor), loss occurs due to current flowing through the booster circuit. In particular, the electric vehicle is often in a region (first region) where the rotational speed and torque are low during normal travel. In this region, although a power consumption corresponding to fuel consumption, that is, a small amount of power consumption is an important performance requirement, a large loss occurs due to current passing through the booster circuit, resulting in power consumption.

第2に、一般に昇圧が必要な高回転時の出力は、低回転時最大出力よりは小さい。しかし、電源、昇圧回路、インバータが直列接続される構成では、低回転時最大出力時の大電流も昇圧回路を流れる。よって昇圧回路自体もインバータや電動機と同等程度の電気容量が必要であり、高コスト化および大型化を招く。   Second, in general, the output at high speed that requires boosting is smaller than the maximum output at low speed. However, in a configuration in which a power source, a booster circuit, and an inverter are connected in series, a large current at the maximum output during low rotation flows through the booster circuit. Therefore, the booster circuit itself needs to have an electric capacity equivalent to that of the inverter or the electric motor, resulting in an increase in cost and size.

本実施の形態1では、上記のように昇圧回路を不要とすることにより、損失低減を図り、電費の低減を図ることができ、かつ、コスト低減、小型化を図ることができる。   In the first embodiment, the step-up circuit is not required as described above, so that loss can be reduced, power consumption can be reduced, and cost and size can be reduced.

(低回転大出力時)
モータMの出力として、図2において第2領域内のMo2aに示すような低回転大出力が要求される場合は、図4の矢印Y4a、Y4bにより示すように、両インバータ20,30を同時に作動させて、両コイル11a,11bに電力を供給する。
(At low rotation and high output)
When the output of the motor M requires a low rotation and large output as indicated by Mo2a in the second region in FIG. 2, both inverters 20 and 30 are simultaneously operated as indicated by arrows Y4a and Y4b in FIG. Power is supplied to the coils 11a and 11b.

両コイル11a,11bは、ティース11に対して、磁束を共有可能としている。このため、モータMでは、2つのインバータ20,30の出力電圧等の波形が異なっていても、問題無くモータMの内部で磁束を合成でき、2つのインバータ20,30の出力を加算することができる。   Both coils 11 a and 11 b can share magnetic flux with the tooth 11. For this reason, in the motor M, even if the waveforms of the output voltages of the two inverters 20 and 30 are different, the magnetic flux can be synthesized inside the motor M without any problem, and the outputs of the two inverters 20 and 30 can be added. it can.

すなわち、それぞれのインバータ20,30からの電流を合成するのではなく、モータMの内部にて独立したコイル11a,11bによる磁束を合成させて駆動力としている。このため、2つのインバータ20,30の出力整合、また2つのインバータ20,30のスイッチ動作タイミングなどを考慮することなく、また、相互に悪影響を与えることなく両電力を合成できる。
よって、モータMは、設定された最大の駆動トルク(定格)まで駆動トルクを上昇させることが可能である。なお、Mo2aのような低回転大出力の出力要求時とは、例えば、発進加速時などの低速からの加速時などであり、駆動トルクの上昇により必要な加速を得ることができる。
That is, instead of synthesizing currents from the inverters 20 and 30, a driving force is obtained by synthesizing magnetic fluxes generated by the independent coils 11 a and 11 b inside the motor M. For this reason, both electric powers can be combined without considering the output matching of the two inverters 20 and 30, the switch operation timing of the two inverters 20 and 30, and the like without adversely affecting each other.
Therefore, the motor M can increase the driving torque to the set maximum driving torque (rated). Note that the output request for low rotation and large output such as Mo2a is, for example, when accelerating from a low speed such as when starting acceleration, and the required acceleration can be obtained by increasing the drive torque.

(高回転大出力時)
モータMの出力として、図2において第2領域内のMo2bに示すような高回転大出力が要求される場合は、上記の低回転大出力時と同様に、図4に示すように、両インバータ20,30を同時に作動させて、両コイル11a,11bに電力を供給する。
ここで、モータMの出力が高回転大出力となった場合、電圧型である第1のインバータ20は、昇圧回路を有していないため、出力供給が難くなる。しかし、電流型の第2のインバータ30は、その回路を構成するリアクトル34の作用で、モータMの誘起電圧に関わらず電力を供給できる。このため、昇圧回路が無い構成でも、必要な電力を供給でき、高回転大出力を得ることができる。
(At high rotation and high output)
As shown in FIG. 4, when the motor M requires a high rotation and large output as indicated by Mo 2 b in the second region in FIG. 2, as shown in FIG. 20 and 30 are operated simultaneously to supply power to both coils 11a and 11b.
Here, when the output of the motor M becomes a high rotation and large output, the voltage-type first inverter 20 does not have a booster circuit, so that it is difficult to supply the output. However, the current-type second inverter 30 can supply power regardless of the induced voltage of the motor M by the action of the reactor 34 constituting the circuit. For this reason, even in a configuration without a booster circuit, it is possible to supply necessary power and obtain a high rotation and large output.

次に、上述のように第2のインバータ30を作動させるのにあたり、リプル電流抑制用のコンデンサを設けていない理由を説明する。
電流型の第2のインバータ30を作動させた際に、第2のコイル11bに電力供給するオンオフの切替時に生じる電流の急変(リプル電流)は、二重巻線部を介して第1のコイル11aから第1のインバータ20側に誘起電流として伝えられる。したがって、一般的な電流型インバータにおいて出力端子間に必要なコンデンサが不要となる。これにより、コスト低減および小型化を可能とする。
Next, the reason why the capacitor for suppressing ripple current is not provided in operating the second inverter 30 as described above will be described.
When the current-type second inverter 30 is operated, a sudden change (ripple current) of the current that occurs when switching on / off supplying power to the second coil 11b is caused by the first coil via the double winding portion. 11a is transmitted as an induced current to the first inverter 20 side. Therefore, a capacitor required between output terminals in a general current type inverter becomes unnecessary. Thereby, cost reduction and size reduction are enabled.

また、第1のインバータ20の各スイッチング回路21〜23のオンオフ切り替え時には、モータM側の第1のコイル11aに、リプル電圧と、それにより生じる電圧の瞬時変動が生じる。この場合、この電圧変動は相互インダクタンスを介して第2のコイル11bに伝わる。このとき、第2のコイル11bにコンデンサが接続されていると、この電圧変動の度にコンデンサ電流が流れ、コンデンサの発熱および第1のインバータ20の電流低減を招く。しかしながら、本実施の形態1では、コンデンサを有しないことから、この問題は生じない。   In addition, when the switching circuits 21 to 23 of the first inverter 20 are switched on and off, the ripple voltage and the instantaneous fluctuation of the resulting voltage are generated in the first coil 11a on the motor M side. In this case, this voltage fluctuation is transmitted to the second coil 11b via the mutual inductance. At this time, if a capacitor is connected to the second coil 11b, a capacitor current flows every time the voltage fluctuates, causing heat generation of the capacitor and reduction of the current of the first inverter 20. However, since the first embodiment does not have a capacitor, this problem does not occur.

(回生時)
回生時には、図5の矢印Y5により示すように、電圧型の第1のインバータ20の回生動作により、第1のインバータ20を介して、バッテリBAへ電力を供給する。
(Regeneration)
During regeneration, electric power is supplied to the battery BA via the first inverter 20 by the regeneration operation of the voltage-type first inverter 20 as indicated by an arrow Y5 in FIG.

(実施の形態1の効果)
以下に、実施の形態1の効果を列挙する。
1)実施の形態1の電力変換装置Aは、
交流電動機としてのモータMと直流電源としてのバッテリBAとの間で電力変換を行う電力変換装置であって、
バッテリBAに入力側が接続される一方で、出力側がモータMの第1のコイル11aに接続された電圧型の第1のインバータ20と、
バッテリBAに対して、入力側が第1のインバータ20と並列に接続され、出力側が第1のコイル11aと同相の第2のコイル11bに接続された電流型の第2インバータ30と、
バッテリBAと第2インバータ30との間に順方向に接続されたダイオード40と、
を備えることを特徴とする。
したがって、モータMの必要な駆動トルクが小さい場合は、第1のインバータ20のみを駆動回路を介すことなく作動させることで、昇圧回路損失が生じることが無く、電費を向上でき、かつ、発熱を抑えることができる。また、昇圧回路を不要としたことによる、コスト低減および小型化、軽量化を図ることができる。
一方、モータMの必要な駆動トルクが大きい場合は、両インバータ20,30を同時に作動させることにより、必要な駆動力を確保することができる。そして、第2のインバータ30は、電流型であるため、モータMの誘起電圧に関わらず電力を供給でき、高回転大出力を得ることができる。
(Effect of Embodiment 1)
The effects of the first embodiment are listed below.
1) The power conversion device A of Embodiment 1
A power conversion device that performs power conversion between a motor M as an AC motor and a battery BA as a DC power source,
A voltage-type first inverter 20 having an input side connected to the battery BA and an output side connected to the first coil 11a of the motor M;
A current-type second inverter 30 having an input side connected to the first inverter 20 in parallel to the battery BA and an output side connected to a second coil 11b in phase with the first coil 11a;
A diode 40 connected in a forward direction between the battery BA and the second inverter 30;
It is characterized by providing.
Therefore, when the required drive torque of the motor M is small, only the first inverter 20 is operated without passing through the drive circuit, so that the booster circuit loss does not occur, the power consumption can be improved, and the heat generation Can be suppressed. In addition, cost reduction, size reduction, and weight reduction can be achieved by eliminating the need for the booster circuit.
On the other hand, when the required driving torque of the motor M is large, the necessary driving force can be ensured by operating both the inverters 20 and 30 simultaneously. And since the 2nd inverter 30 is a current type, it can supply electric power irrespective of the induced voltage of the motor M, and can obtain a high rotation large output.

2)実施の形態1の電力変換装置Aは、
第1のコイル11aと第2のコイル11bとが、モータMの同一のティース11に磁束を共有して設けられていることを特徴とする。
したがって、電流型の第2のインバータ30による第2のコイル11bに電力供給するオンオフの切替時に生じる電流の急変(リプル電流)は、二重巻線部を介して第1のインバータ20側に誘起電流として伝わる。よって、一般的な電流型インバータにおいて出力端子間に必要なコンデンサが不要となり、コスト低減および小型化を可能とする。
併せて、コンデンサを不要とすることにより、下記の効果を奏する。
第1のインバータ20のスイッチ素子のオンオフ切り替え時にモータM側の第1のコイル11aのリプル電圧と、電圧の瞬時変動が生じ、この電圧変動が相互インダクタンスを介して第2のコイル11bに伝わる。この際、第2のコイル11bにコンデンサが接続されていると、この電圧変動の度にコンデンサ電流が流れ、コンデンサの発熱および第1のインバータ20の電流低減を招く。本実施の形態1では、第2のインバータ30にコンデンサ接続を要しないために、この様な問題が生じない。
2) The power conversion device A of Embodiment 1
The first coil 11a and the second coil 11b are provided to share the magnetic flux in the same tooth 11 of the motor M.
Therefore, the sudden change (ripple current) of the current that occurs when the current-type second inverter 30 is switched on and off to supply power to the second coil 11b is induced on the first inverter 20 side through the double winding portion. It is transmitted as current. Therefore, a capacitor required between output terminals in a general current type inverter becomes unnecessary, and cost reduction and miniaturization are possible.
In addition, the following effects can be achieved by eliminating the need for a capacitor.
When the switching element of the first inverter 20 is switched on and off, a ripple voltage of the first coil 11a on the motor M side and an instantaneous fluctuation of the voltage are generated, and this voltage fluctuation is transmitted to the second coil 11b via the mutual inductance. At this time, if a capacitor is connected to the second coil 11b, a capacitor current flows every time the voltage fluctuates, leading to heat generation of the capacitor and reduction of the current of the first inverter 20. In the first embodiment, since no capacitor connection is required for the second inverter 30, such a problem does not occur.

3)実施の形態1の電力変換装置を用いモータを車両駆動源として制御する電動車両の制御装置にあっては、下記a)b)の効果を奏する。
a)上記電動車両の制御装置は、
車両の運転状態に応じ、第1のインバータ20のみを介して第1のコイル11aに電力供給を行う第1作動モードと、第1のインバータ20を介した第1のコイル11aへの電力供給と第2のインバータ30を介した第2のコイル11bへの電力供給とを同時に実行する第2作動モードと、を切り替え可能なモード切替制御装置としての制御ユニット50を備えることを特徴とする。
したがって、車両の運転状態に応じたモータMの適切な駆動制御が可能となる。
3) The control device for an electric vehicle that uses the power conversion device of the first embodiment to control a motor as a vehicle drive source has the following effects a) and b).
a) The control device for the electric vehicle includes:
A first operation mode in which power is supplied to the first coil 11a only through the first inverter 20 according to the driving state of the vehicle, and power supply to the first coil 11a through the first inverter 20 A control unit 50 is provided as a mode switching control device capable of switching between a second operation mode in which power supply to the second coil 11b via the second inverter 30 is simultaneously performed.
Therefore, appropriate drive control of the motor M according to the driving state of the vehicle becomes possible.

b)上記電動車両の制御装置は、
制御ユニット50は、運転状態が、低回転低出力要求時に、第1作動モードとし、低回転高出力要求時および高回転高出力要求時に、第2作動モードとすることを特徴とする。
したがって、低回転低出力要求時には、第1のインバータ20のみを作動させることにより、必要な駆動トルクを得ることができつつ、損失を抑えることができる。
また、低回転高出力要求時および高回転高出力要求時には、両インバータ20,30を同時に作動させて、昇圧回路を設けない構成でありながら、必要な高駆動トルクをえることができる。
b) The control device for the electric vehicle includes:
The control unit 50 is characterized in that the operating state is set to the first operation mode when a low rotation and low output is requested, and is set to the second operation mode when a low rotation and high output is requested.
Therefore, at the time of requesting low rotation and low output, by operating only the first inverter 20, it is possible to obtain the necessary driving torque and to suppress the loss.
Further, when a low rotation high output request and a high rotation high output request are made, both inverters 20 and 30 can be operated simultaneously to obtain a necessary high driving torque even though the booster circuit is not provided.

(他の実施の形態)
次に、他の実施の形態の電力変換装置について説明する。
なお、他の実施の形態の説明にあたり、既に説明した構成と共通する構成には同じ符号を付して説明を省略し、相違点のみ説明する。
(実施の形態2)
図6に示す本実施の形態2の電力変換装置Bは、充電機能を有する。
すなわち、電力変換装置Bは、充電用の外部充電端子201を備える。この外部充電端子201は、第2インバータ30の入力側に接続された第1端子(正極)201a、第2端子(負極)201bを備える。そして、第1端子201aと第2インバータ30との間に、直列にスイッチ素子202が設けられている。さらに、第2のインバータ30の入力端子間にダイオード203が逆並列に接続されている。
(Other embodiments)
Next, a power conversion device according to another embodiment will be described.
In the description of the other embodiments, the same reference numerals are given to the same components as those already described, and the description will be omitted, and only the differences will be described.
(Embodiment 2)
The power conversion device B according to the second embodiment shown in FIG. 6 has a charging function.
That is, the power conversion device B includes an external charging terminal 201 for charging. The external charging terminal 201 includes a first terminal (positive electrode) 201 a and a second terminal (negative electrode) 201 b connected to the input side of the second inverter 30. A switch element 202 is provided in series between the first terminal 201 a and the second inverter 30. Further, a diode 203 is connected in antiparallel between the input terminals of the second inverter 30.

上述の電力変換装置Bの走行時の作動は、実施の形態1と同様であるので、説明を省略し、充電時について説明する。
充電時には、第2のインバータ30により昇圧(バッテリBAよりも低電圧の電源電圧を昇圧して充電)、降圧(バッテリBAよりも高電圧の電源電圧を降圧して充電)のいずれにも作動させることができる。以下に、場合分けして説明する。
Since the operation | movement at the time of driving | running | working of the above-mentioned power converter device B is the same as that of Embodiment 1, description is abbreviate | omitted and it demonstrates at the time of charge.
At the time of charging, the second inverter 30 is operated to either boost (charge by boosting a power supply voltage lower than that of the battery BA) or decrease (charge by lowering the power supply voltage higher than the battery BA). be able to. In the following, description will be made for each case.

(低電圧電源接続時)
バッテリBAよりも低電圧電源の接続時には、スイッチ素子202はオン状態のまま、第2のインバータ30のリアクトル34とスイッチング回路31〜33の上アーム側のスイッチ素子31a、32a,33aのいずれかを、昇圧型チョッパ回路として動作させる。この出力電力は直流として整流されていないので、モータMの第2のコイル11bからコイル11aへ電力が伝わる。そして、第1のインバータ20の回生動作によりバッテリBAを充電することができる。
(When low voltage power supply is connected)
When a low-voltage power supply is connected to the battery BA, the switch element 202 remains in an on state, and the reactor 34 of the second inverter 30 and the switch elements 31a, 32a, 33a on the upper arms side of the switching circuits 31 to 33 are connected. And operate as a step-up chopper circuit. Since this output power is not rectified as direct current, power is transmitted from the second coil 11b of the motor M to the coil 11a. The battery BA can be charged by the regenerative operation of the first inverter 20.

(高電圧電源接続時)
外部充電端子201に、バッテリBAよりも高電圧電源を接続した場合は、スイッチ素子202と第2のインバータ30のリアクトル34、そしてダイオード203を降圧型チョッパ回路として動作させる。これにより、上記の低電圧電源接続時と同様にバッテリBAを充電できる。なお、このような動作をさせる場合、バッテリBAと第2のインバータ30との間のダイオード40を、オフ機能を有する第2のスイッチ素子にしておくこともできる。
(When high voltage power supply is connected)
When a higher voltage power supply than the battery BA is connected to the external charging terminal 201, the switching element 202, the reactor 34 of the second inverter 30, and the diode 203 are operated as a step-down chopper circuit. As a result, the battery BA can be charged in the same manner as when the low voltage power supply is connected. When such an operation is performed, the diode 40 between the battery BA and the second inverter 30 can be a second switch element having an off function.

(実施の形態2の効果)
2-1)実施の形態2の電力変換装置は、
第2のインバータ30の入力側に、スイッチ素子202を介して外部充電端子201が接続され、
第2のインバータ30の入力端子間に、ダイオード203が逆並列に接続されていることを特徴とする。
したがって、スイッチ素子202とダイオード203の付加だけで、バッテリBAよりも高圧電源、低圧電源のいずれからの充電も可能となる。よって、構成の簡略化によるコストダウンおよび車載重量減を図ることができる。
すなわち、通常、充電のためには、車両に、チョッパ回路、変圧器を備えた充電器を搭載し、さらに、絶縁性の確保のための絶縁トランスが必要であり、しかも、これを常時車載する必要がある。本実施の形態2では、第2のインバータ30を利用することにより、充電専用のこれらの構成を省略することが可能となる。
(Effect of Embodiment 2)
2-1) The power converter of Embodiment 2 is
The external charging terminal 201 is connected to the input side of the second inverter 30 via the switch element 202.
A diode 203 is connected in antiparallel between the input terminals of the second inverter 30.
Therefore, charging from either a high-voltage power supply or a low-voltage power supply is possible with only the addition of the switch element 202 and the diode 203 rather than the battery BA. Therefore, the cost can be reduced and the vehicle weight can be reduced by simplifying the configuration.
That is, usually, for charging, a vehicle is equipped with a charger equipped with a chopper circuit and a transformer, and further, an insulation transformer for ensuring insulation is necessary, and this is always mounted on the vehicle. There is a need. In the second embodiment, by using the second inverter 30, it is possible to omit these configurations dedicated to charging.

(実施の形態3)
図7に示す実施の形態3の電力変換装置Cは、第2のインバータ30のリアクトル300を、充電に利用可能とした例である。
(Embodiment 3)
The power conversion device C according to the third embodiment shown in FIG. 7 is an example in which the reactor 300 of the second inverter 30 can be used for charging.

リアクトル300は、磁性体301と巻線302とを備える。また、磁性体301は、ハット断面形状に形成され、その円柱部301aに、巻線302が巻き付けられ、かつ、その端面301b(図8参照)を、充電時の接続部としている。なお、この端面301bは、充電時に車外の外部充電器Dと接続可能に、車体の外表面の近傍に配置され、例えば、図示を省略したリッドの開閉により車外に露出した状態と、リッドに覆われた状態とに切替可能するのが好ましい。また、第2のインバータ30の入力端子間に、ダイオード303が逆並列に接続されている。   The reactor 300 includes a magnetic body 301 and a winding 302. Moreover, the magnetic body 301 is formed in a hat cross-sectional shape, the winding 302 is wound around the cylindrical portion 301a, and the end surface 301b (see FIG. 8) is used as a connection portion during charging. The end surface 301b is disposed in the vicinity of the outer surface of the vehicle body so that it can be connected to the external charger D outside the vehicle during charging. For example, the end surface 301b is exposed to the outside of the vehicle by opening and closing the lid (not shown) and It is preferable to be able to switch to a broken state. A diode 303 is connected in antiparallel between the input terminals of the second inverter 30.

図8は、外部充電器Dを示す回路図であり、外部充電器Dは、AC−DC変換部310とDC−DC変換部320とを備える。そして、DC−DC変換部320は、リアクトル330を備える。なお、AC−DC変換部310は、スイッチング回路311,312,313を備える。また、DC−DC変換部320は、スイッチング回路321,322およびコンデンサ323を備える。   FIG. 8 is a circuit diagram showing the external charger D, and the external charger D includes an AC-DC converter 310 and a DC-DC converter 320. The DC-DC conversion unit 320 includes a reactor 330. Note that the AC-DC converter 310 includes switching circuits 311, 312, and 313. The DC-DC converter 320 includes switching circuits 321 and 322 and a capacitor 323.

リアクトル330は、第2のインバータ30のリアクトル300と同様の構造であり、磁性体(第2の磁性体)331と、磁性体331の円柱部331aに巻き付けられた巻線(第2の巻線)332とを有する。そして、円柱部331aの端面331bが、充電時の接続部とする。   Reactor 330 has the same structure as reactor 300 of second inverter 30, and has a magnetic body (second magnetic body) 331 and a winding (second winding) wound around cylindrical portion 331 a of magnetic body 331. 332). And the end surface 331b of the cylindrical part 331a is taken as the connection part at the time of charge.

DC−DC変換部320は、それ自体のみではDC−DC変換機能を有するものではなく、第2のインバータ30との接続状態で、第2のインバータ30と協働してDC−DC変換機能を発揮する。   The DC-DC conversion unit 320 itself does not have a DC-DC conversion function, but in cooperation with the second inverter 30 in a connected state with the second inverter 30, the DC-DC conversion function. Demonstrate.

すなわち、充電時には、図8に示すように、外部充電器Dのリアクトル330の円柱部331aの端面331bを、第2のインバータ30のリアクトル300の端面301bに対向させて両者を密着させる。   That is, at the time of charging, as shown in FIG. 8, the end surface 331 b of the cylindrical portion 331 a of the reactor 330 of the external charger D is opposed to the end surface 301 b of the reactor 300 of the second inverter 30, and both are brought into close contact with each other.

これにより、両リアクトル300,330によりトランスが形成され、外部充電器DのDC−DC変換部320において所定のDC電圧に変換された電圧が、両リアクトル300,330において、さらに所定の電圧に変換されて第2のインバータ30に入力される。   Thereby, a transformer is formed by both reactors 300 and 330, and the voltage converted into a predetermined DC voltage in DC-DC converter 320 of external charger D is further converted into a predetermined voltage in both reactors 300 and 330. And input to the second inverter 30.

そして、第2のインバータ30を実施の形態2と同様に、チョッパ回路として動作させ、モータMの両コイル11a,11bを介して、バッテリBAに充電することができる。
したがって、実施の形態3にあっても、上記2-1)と同様に、構成の簡略化によるコストダウンおよび車載重量減を図ることができる。
Then, similarly to the second embodiment, the second inverter 30 can be operated as a chopper circuit, and the battery BA can be charged via both coils 11a and 11b of the motor M.
Therefore, also in the third embodiment, similarly to the above 2-1), it is possible to reduce the cost and reduce the vehicle weight by simplifying the configuration.

さらに、実施の形態3にあっては、以下に述べる効果も生じる。
一般に外部充電ポートを介して大電力を充電しようとすると、電力変換装置と外部充電器とを繋ぐコネクタやケーブルが大型化する。これは大電流を流すことによるジュール発熱のためである。そして、ある程度以上電流が大きくなると、発熱に対する放熱性能が追いつかないなどの理由で、充電自体が困難になってしまう。
Furthermore, the effects described below also occur in the third embodiment.
In general, when a large amount of electric power is to be charged via an external charging port, a connector and a cable connecting the power conversion device and the external charger are increased in size. This is due to Joule heat generated by flowing a large current. If the current increases to some extent, charging itself becomes difficult because the heat dissipation performance for heat generation cannot catch up.

それに対して、本実施の形態3では、電流自体の受け取りはなく、電力変換装置Cにおけるリアクトル300と、外部充電器Dのポート部分のリアクトル330とを密着あるいは近接させてトランス動作させることによる磁束の共有化により電力供給を行う。
したがって、ケーブルに電流を流すジュール損失による発熱などのような事態が生じにくい。したがって、大電力充電を、放熱対策のための付加部品を多く要することなく行うことができ、低コストの充電が可能となる。
On the other hand, in the third embodiment, the current itself is not received, and the magnetic flux generated by causing the reactor 300 in the power conversion device C and the reactor 330 in the port portion of the external charger D to perform a transformer operation in close contact or close to each other. Power is supplied by sharing.
Therefore, a situation such as heat generation due to Joule loss for passing current through the cable hardly occurs. Therefore, high-power charging can be performed without requiring many additional parts for heat dissipation measures, and low-cost charging becomes possible.

以下に、実施の形態3の電力変換装置Cの効果を述べる。
3-1)実施の形態3の電力変換装置Cは、
第2のインバータ30のリアクトル300が、(第1の)磁性体301と、この(第1の)磁性体301に巻かれた(第1の)巻線302とを備え、
(第1の)磁性体301は、外部充電器Dのリアクトル330の(第2の)巻線332が巻かれた(第2の)磁性体331と接触してトランスを構成可能に形成されていることを特徴とする。
したがって、構成の簡略化によるコストダウンおよび車載重量減を図ることができる。
さらに、ケーブルに電流を流すジュール損失による発熱などのような事態が生じにくく、大電力充電を、放熱対策のための付加部品を多く要することなく行うことができ、低コストの充電が可能となる。
Below, the effect of the power converter device C of Embodiment 3 is described.
3-1) The power conversion device C according to the third embodiment is
The reactor 300 of the second inverter 30 includes a (first) magnetic body 301 and a (first) winding 302 wound around the (first) magnetic body 301.
The (first) magnetic body 301 is formed so as to be able to constitute a transformer in contact with the (second) magnetic body 331 around which the (second) winding 332 of the reactor 330 of the external charger D is wound. It is characterized by being.
Therefore, the cost can be reduced and the vehicle weight can be reduced by simplifying the configuration.
In addition, it is unlikely to generate heat due to Joule loss that causes current to flow through the cable, and high-power charging can be performed without requiring many additional parts for heat dissipation measures, thus enabling low-cost charging. .

以上、本発明の電力変換装置および電動車両の制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。   As mentioned above, although the power converter device and the control apparatus of the electric vehicle of this invention were demonstrated based on embodiment, it is not restricted to this embodiment about a concrete structure, Each claim of a claim Design changes and additions are permitted without departing from the spirit of the invention according to the paragraph.

例えば、実施の形態では、交流電動機としてのモータにおいて、1つのティースに第1の巻線、第2の巻線を二重巻(並列巻)にした例を示したが、これに限定されない。例えば、第1の巻線と第2の巻線とを、それぞれ、同相で異なるティースに独立して巻き付けてもよい。
また、電動車両には、交流電動機のみを駆動源とした車両以外に、駆動源としてエンジンを有するハイブリッド車両も含まれる。
For example, in the embodiment, in the motor as an AC electric motor, an example in which the first winding and the second winding are double wound (parallel winding) in one tooth is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the first winding and the second winding may be wound independently on different teeth in the same phase.
The electric vehicle includes a hybrid vehicle having an engine as a drive source in addition to a vehicle using only an AC motor as a drive source.

11 ティース
11a 第1のコイル(第1の巻線)
11b 第2のコイル(第2の巻線)
20 第1のインバータ
30 第2のインバータ
40 ダイオード
50 制御ユニット(モード切替制御装置)
200 外部充電端子
202 スイッチ素子
203 ダイオード
300 リアクトル
301 (第1の)磁性体
302 (第1の)巻線
330 リアクトル
331 (第2の)磁性体
332 (第2の)巻線
A 電力変換装置
B 電力変換装置
BA バッテリ(直流電源)
C 電力変換装置
D 外部充電器
M モータ(交流電動機)
11 Teeth 11a First coil (first winding)
11b Second coil (second winding)
20 First inverter 30 Second inverter 40 Diode 50 Control unit (mode switching control device)
200 External Charging Terminal 202 Switch Element 203 Diode 300 Reactor 301 (First) Magnetic Body 302 (First) Winding 330 Reactor 331 (Second) Magnetic Body 332 (Second) Winding A Power Converter B Power converter BA battery (DC power supply)
C Power converter D External charger M Motor (AC motor)

Claims (6)

交流電動機と直流電源との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
前記直流電源に入力側が接続される一方で、出力側が前記交流電動機の第1の巻線に接続された電圧型の第1のインバータと、
前記直流電源に対して、入力側が前記第1のインバータと並列に接続され、出力側が前記第1の巻線と同相の第2の巻線に接続された電流型の第2のインバータと、
前記直流電源と前記第2のインバータとの間に順方向に接続されたダイオードと、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
A power conversion device that performs power conversion between an AC motor and a DC power source,
A voltage-type first inverter having an input side connected to the DC power supply and an output side connected to a first winding of the AC motor;
A current-type second inverter having an input side connected in parallel to the first inverter and an output side connected to a second winding in phase with the first winding with respect to the DC power supply;
A diode connected in a forward direction between the DC power source and the second inverter;
A power conversion device comprising:
請求項1に記載の電力変換装置において、
前記第1の巻線と前記第2の巻線とが、前記交流電動機の同一のティースに磁束を共有して設けられていることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1,
The power converter according to claim 1, wherein the first winding and the second winding are provided to share the magnetic flux in the same tooth of the AC motor.
請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、
前記第2のインバータの入力側に、スイッチ素子を介して外部充電端子が接続され、
前記第2のインバータの入力端子間に、ダイオードが逆並列に接続されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to claim 1 or 2,
An external charging terminal is connected to the input side of the second inverter via a switching element,
A diode is connected in antiparallel between the input terminals of the second inverter.
請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、
前記第2のインバータのリアクトルが、第1の磁性体と、この第1の磁性体に巻かれた第1の巻線とを備え、
前記第1の磁性体は、外部充電器のリアクトルの第2の巻線が巻かれた第2の磁性体と接触してトランスを構成可能に形成されていることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device according to claim 1 or 2,
The reactor of the second inverter includes a first magnetic body and a first winding wound around the first magnetic body,
The said 1st magnetic body is formed so that a transformer can be comprised in contact with the 2nd magnetic body by which the 2nd coil | winding of the reactor of the external charger was wound.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電力変換装置を用い前記交流電動機を車両駆動源として制御する電動車両の制御装置であって、
前記電動車両の運転状態に応じ、前記第1のインバータのみを介して前記第1の巻線に電力供給を行う第1作動モードと、前記第1のインバータを介した前記第1の巻線への電力供給と前記第2のインバータを介した前記第2の巻線への電力供給とを同時に実行する第2作動モードと、を切り替え可能なモード切替制御装置を備えることを特徴とする電動車両の制御装置。
A control device for an electric vehicle that uses the power conversion device according to any one of claims 1 to 4 to control the AC motor as a vehicle drive source,
In accordance with the operating state of the electric vehicle, a first operation mode in which power is supplied to the first winding only through the first inverter, and the first winding through the first inverter. An electric vehicle comprising: a mode switching control device capable of switching between a second operation mode for simultaneously executing power supply to the second winding and power supply to the second winding via the second inverter. Control device.
請求項5に記載の電動車両の制御装置において、
前記モード切替制御装置は、前記運転状態が、低回転低出力要求時に、前記第1作動モードとし、低回転高出力要求時および高回転高出力要求時に、前記第2作動モードとすることを特徴とする電動車両の制御装置。
In the control apparatus of the electric vehicle according to claim 5,
The mode switching control device is set to the first operation mode when a low rotation / low output request is made and to the second operation mode when a low rotation / high output request and a high rotation / high output request are made. A control device for an electric vehicle.
JP2016093771A 2016-05-09 2016-05-09 Power conversion device and control device for electric vehicle Active JP6668930B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016093771A JP6668930B2 (en) 2016-05-09 2016-05-09 Power conversion device and control device for electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016093771A JP6668930B2 (en) 2016-05-09 2016-05-09 Power conversion device and control device for electric vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017204902A true JP2017204902A (en) 2017-11-16
JP6668930B2 JP6668930B2 (en) 2020-03-18

Family

ID=60322547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016093771A Active JP6668930B2 (en) 2016-05-09 2016-05-09 Power conversion device and control device for electric vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6668930B2 (en)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019140718A (en) * 2018-02-06 2019-08-22 トヨタ自動車株式会社 Power supply system
CN110391765A (en) * 2018-04-18 2019-10-29 现代自动车株式会社 Inverter system for vehicle
WO2020170983A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 株式会社デンソー Electric motor drive device
CN112224056A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Vehicle and energy conversion device thereof
CN112224052A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224051A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Vehicle and energy conversion device and power system thereof
CN112224054A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device and vehicle
CN112224064A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224053A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224057A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Vehicle and energy conversion device and power system thereof
CN112224058A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224050A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224034A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device and vehicle
CN112224055A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112744085A (en) * 2019-10-31 2021-05-04 比亚迪股份有限公司 Electric automobile and integrated controller and integrated control system thereof
CN113491063A (en) * 2019-02-19 2021-10-08 株式会社电装 Motor driving device
WO2022113405A1 (en) * 2020-11-26 2022-06-02 株式会社日立インダストリアルプロダクツ Rotary electric machine and electric vehicle rotary electric machine system using same
WO2022178892A1 (en) * 2021-02-27 2022-09-01 华为数字能源技术有限公司 Electric motor, charging apparatus, power assembly and vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0991049A (en) * 1995-09-22 1997-04-04 Toshiba Corp Solar photovoltaic power generation system
JP2006340485A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Nissan Motor Co Ltd Ac power supply device for vehicle
JP2007287567A (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell system
JP2014165957A (en) * 2013-02-21 2014-09-08 Yaskawa Electric Corp Current type inverter device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0991049A (en) * 1995-09-22 1997-04-04 Toshiba Corp Solar photovoltaic power generation system
JP2006340485A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Nissan Motor Co Ltd Ac power supply device for vehicle
JP2007287567A (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell system
JP2014165957A (en) * 2013-02-21 2014-09-08 Yaskawa Electric Corp Current type inverter device

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019140718A (en) * 2018-02-06 2019-08-22 トヨタ自動車株式会社 Power supply system
JP7003706B2 (en) 2018-02-06 2022-01-21 トヨタ自動車株式会社 Power system
CN110391765A (en) * 2018-04-18 2019-10-29 现代自动车株式会社 Inverter system for vehicle
CN113491063A (en) * 2019-02-19 2021-10-08 株式会社电装 Motor driving device
WO2020170983A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 株式会社デンソー Electric motor drive device
US11711045B2 (en) 2019-02-19 2023-07-25 Denso Corporation Electric motor drive device
CN112224052B (en) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224064B (en) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224053A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224057A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Vehicle and energy conversion device and power system thereof
CN112224058A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224050A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224034A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device and vehicle
CN112224055A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224056A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Vehicle and energy conversion device thereof
CN112224054A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device and vehicle
CN112224051A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Vehicle and energy conversion device and power system thereof
CN112224058B (en) * 2019-06-30 2022-03-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224055B (en) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224064A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224051B (en) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 Vehicle and energy conversion device and power system thereof
CN112224052A (en) * 2019-06-30 2021-01-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224057B (en) * 2019-06-30 2022-03-18 比亚迪股份有限公司 Vehicle and energy conversion device and power system thereof
CN112224050B (en) * 2019-06-30 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112224054B (en) * 2019-06-30 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device and vehicle
CN112224034B (en) * 2019-06-30 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device and vehicle
CN112224053B (en) * 2019-06-30 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 Energy conversion device, power system and vehicle
CN112744085B (en) * 2019-10-31 2022-07-15 比亚迪股份有限公司 Electric automobile and integrated controller and integrated control system thereof
CN112744085A (en) * 2019-10-31 2021-05-04 比亚迪股份有限公司 Electric automobile and integrated controller and integrated control system thereof
WO2022113405A1 (en) * 2020-11-26 2022-06-02 株式会社日立インダストリアルプロダクツ Rotary electric machine and electric vehicle rotary electric machine system using same
WO2022178892A1 (en) * 2021-02-27 2022-09-01 华为数字能源技术有限公司 Electric motor, charging apparatus, power assembly and vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP6668930B2 (en) 2020-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6668930B2 (en) Power conversion device and control device for electric vehicle
JP5348334B2 (en) Power supply device for electric vehicle and control method thereof
JP5686131B2 (en) Power converter
JP5660025B2 (en) Voltage conversion circuit and voltage conversion system including the voltage conversion circuit
JP5365586B2 (en) Power converter
US9227518B2 (en) Rotary electric machine and in-vehicle rotary electric machine system
WO2012144045A1 (en) Power supply apparatus for electric-powered vehicle, and method of controlling thereof
JP2011211889A (en) Battery charging circuit
JP7115082B2 (en) Charging control device and charging control system
JP2010051092A (en) Charge system and vehicle including the same
WO2018055792A1 (en) Power conversion device
JP5358309B2 (en) Multifunctional converter for vehicles
JP6055486B2 (en) Power supply
JP2016007118A (en) Rotary electric machine system
JP6798286B2 (en) Electric vehicle charging system and in-vehicle charging unit
JP6079455B2 (en) Charging apparatus and control method
JP2012100436A (en) Vehicular power supply system
JP2012044765A (en) Battery controller and vehicle
JP2021093779A (en) On-vehicle charging device
JP2016123193A (en) Power supply system, vehicle and voltage control method
EP4108507A1 (en) System for charging vehicle battery using motor driving system
KR102194406B1 (en) Charging assembly
US20220416560A1 (en) System for charging vehicle battery using motor driving system
US20230396093A1 (en) Motor, charging apparatus, powertrain, and vehicle
JP6129106B2 (en) External power supply system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190311

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200123

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200128

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200210

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6668930

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151