JP2011211889A - バッテリ充電回路 - Google Patents

Abstract

【課題】モータのコイル間の結線状態や、インバータとモータのコイルとの結線状態を変更せずに、少ない追加部品点数でモータのコイルやインバータを利用して交流電源から定電流充電を行うことを可能にする。
【解決手段】車両用充電回路は、スコットトランス13の一方の単相出力13Ａにバッテリ17及び走行用インバータ15が整流回路14を介して接続され、他方の単相出力13Ｂにバッテリ17及び荷役用インバータ25が整流回路24を介して接続されている。走行用インバータ15及び荷役用インバータ25の一組のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、Ｑ11，Ｑ12の各接続点は配線20により端子18ｂ，19ｂにそれぞれ接続されている。制御装置２１は充電時には各一組のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、Ｑ13，Ｑ14をオン・オフ制御し、他のそれぞれ２組のスイッチング素子はオフ状態に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリ充電回路に係り、詳しくは電気自動車やハイブリッド自動車等のようにバッテリを電源として３相インバータにより駆動制御されるモータ、例えば、走行用モータを備えたモータ駆動系のバッテリの充電に好適なバッテリ充電回路に関する。

電気自動車のように動力源として大型のバッテリを搭載した車両においては、バッテリの充電量が所定量以下になるとバッテリの充電を行う必要がある。従来、液式鉛バッテリを充電する場合は、準定電圧トランスと整流回路にてバッテリを充電している。この充電方式では、バッテリ電圧が低いときには大きな充電電流が流れ、バッテリ電圧が高くなるにつれて充電電流が小さくなる。

準定電圧トランスを用いた充電方式では、入力電圧やバッテリの状態により充電性能が左右されるため、充電不足や過充電となる場合がある。入力電圧やバッテリの状態により充電性能が左右されない充電方式として、定電流充電を行う方式、例えば、定電流―定電圧―定電流（ＣＣ−ＣＶ−ＣＣ）方式があるが、充電器の部品点数が多く、高価という問題がある。

従来、電気自動車に搭載された３相モータのコイル（巻線）や３相インバータを利用した電気自動車用充電器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、モータのコイルとインバータのスイッチング素子とを接続する配線の一部にコネクタを設け、バッテリでモータを駆動する時にはコネクタを接続状態で使用し、外部の交流電源から充電を行う時には、コネクタを切り離した状態にする構成の充電器が開示されている。また、モータのコイルとインバータのスイッチング素子とを接続する配線の一部にコネクタを設けずに、モータの３相のコイルをスター結線で接続し、その中性点に外部交流電源の出力側に接続された整流器の＋（プラス）側を接続する構成の充電器が開示されている。

特開平８−１２６１２２号公報

ところが、特許文献１に記載の電気自動車用充電器では、モータのコイルとインバータのスイッチング素子とを接続する配線の一部にコネクタを設けたり、スター結線のモータのコイルの中性点に外部交流電源の出力側に接続された整流器の＋（プラス）側を接続したりする必要がある。そのため、従来の３相インバータにより３相モータを駆動制御する回路を利用して充電器（充電回路）を構成する場合、追加部品が単純な付け加えではなく、回路配線の改造を必要とし、構成が複雑になる。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、モータのコイル間の結線状態や、インバータとモータのコイルとの結線状態を変更せずに、少ない追加部品点数でモータのコイルやインバータを利用して交流電源から定電流充電を行うことが可能なバッテリ充電回路を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、バッテリを電源として３相インバータにより駆動制御される３相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路である。そして、単相出力トランスと、前記単相出力トランスの二次側出力の一方の端子に接続されるとともに、前記３相インバータ及び前記バッテリに対して並列に接続されている整流回路と、前記３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子の接続点を前記二次側出力の他方の端子に接続する配線とを備えている。また、充電時には前記一組のスイッチング素子はオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子をオン・オフ制御する制御装置を備えている。ここで、「単相出力トランス」とは、一次側入力が単相や３相に拘りなく二次側出力が単相であるトランスを意味し、単相出力の数は１出力に限らず、例えば、スコットトランスのように２出力であってもよい。

この発明では、単相出力トランスと、その二次側出力の一方の端子に接続されている整流回路とを、モータ駆動系の３相インバータに外付けすることにより充電回路が形成される。そして、バッテリを電源としてモータを駆動する際にインバータを制御する制御装置が、充電時には、３相インバータの一組のスイッチング素子はオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子をオン・オフ制御する。したがって、モータのコイル間の結線状態や、インバータとモータのコイルとの結線状態を変更せずに、少ない追加部品点数でモータのコイルやインバータを利用して交流電源から定電流充電を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御装置は、充電時に前記二次側出力の電流波形を電圧波形に合わせるように前記スイッチング素子をオン・オフ制御する。ここで、「電流波形を電圧波形に合わせるように」とは、電圧の変化に対応して電流値が変化するように、即ち電圧が増加する時は電流量も増加し、電圧が減少する時は電流量も減少するようにすることを意味する。例えば、電圧波形が正弦波波形の場合は、電流波形を電圧波形の正弦波波形と位相が同じ正弦波波形になるようにすることを意味する。

充電器としてトランスの単相出力を全波整流回路を介してバッテリに充電する構成を採用した場合には、トランスの交流出力電流は、正弦波状の電圧波形のピーク付近だけ流れる高調波電流となって力率が低下する。しかし、この発明では、充電時にトランスの二次側出力の電流波形を電圧波形に合わせるようにスイッチング素子がオン・オフ制御されるため、定電流充電でバッテリを充電することが可能になるとともに、交流電流の位相と交流電圧の位相とが同位相になって力率が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記モータ駆動系は走行用モータと荷役用モータとを備えたフォークリフトのモータ駆動系であり、前記単相出力トランスはスコットトランスであり、その一方の単相出力側に走行用インバータが接続され、他方の単相出力側に荷役用インバータが接続されている。

バッテリフォークリフトは、走行用と荷役用にそれぞれモータがあり、インバータも走行用と荷役用とを備えている。この発明では、バッテリ充電回路をバッテリフォークリフトに適用するとともに、単相出力トランスとしてスコットトランスを使用することで、最少部品の追加で３相交流での充電が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記整流回路は、カソード側が前記整流回路のプラス側に接続されるように複数のダイオードが直列に接続された直列回路と、前記直列回路を二つに分けた各部に並列に接続された回生用スイッチング素子とを備えており、前記回生用スイッチング素子及び前記３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子をオン・オフ制御して前記バッテリの電力を前記単相出力トランスの一次側に供給する制御装置を備えている。ここで、「回生用スイッチング素子」とは、バッテリの電力をトランスの一次側へ供給（回生）するとき（回生時）以外はオフ状態に保持され、回生時にオン・オフ制御されるスイッチング素子を意味する。

この発明では、充電時には、３相インバータの一組のスイッチング素子及び回生用スイッチング素子はオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子をオン・オフ制御することにより、モータのコイルやインバータを利用して交流電源から定電流充電を行うことができる。また、３相インバータの一組のスイッチング素子及び回生用スイッチング素子をオン・オフ制御することにより、モータのコイルやインバータを利用してバッテリの電力を単相出力トランスの一次側に供給することができる。

本発明によれば、車両に搭載されているモータのコイル間の結線状態や、インバータとモータのコイルとの結線状態を変更せずに、少ない追加部品点数でモータのコイルやインバータを利用して充電を行うことができる。

バッテリフォークリフトに具体化した第１の実施形態の回路図。 （ａ），（ｂ）は充電時における走行側の等価回路。 （ａ），（ｂ）は充電時における荷役側の等価回路。 トランスに全波整流器を接続してバッテリを充電する際の充電回路。 （ａ）は図４のｅの部分の電圧及び電流の時間変化を示すグラフ、（ｂ）は図４のｆの部分の電流の時間変化を示すグラフ、（ｃ）は図２のｃの部分の電圧及び電流の時間変化を示すグラフ、（ｄ）は図２のｄの部分の電流の時間変化を示すグラフ。 充電時の単相出力からの出力電流値の状態を示すグラフ。 第２の実施形態の回生時における等価回路図。 第２の実施形態の回路図。 第２の実施形態の回生時における等価回路図。 別の実施形態の回路図。 別の実施形態の回路図。

（第１の実施形態）
以下、本発明をバッテリフォークリフトに具体化した第１の実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。バッテリフォークリフトは、モータ駆動系として、バッテリを電源とするとともにインバータにより制御される走行用モータ及び荷役用モータを備えている。バッテリ充電回路は、構成部品として走行用モータ及び荷役用モータのコイルやインバータのスイッチング素子を利用している。

図１に示すように、バッテリ充電回路は、３相交流電源１１（例えば、商用２００Ｖ交流電源）にスイッチ１２を介して接続される単相出力トランスとしてのスコットトランス１３を備えている。スコットトランス１３の一方の単相出力１３Ａには整流回路１４、走行用インバータ１５及び走行用モータ１６が接続されている。スコットトランス１３の他方の単相出力１３Ｂには整流回路２４、荷役用インバータ２５及び荷役用モータ２６が接続されている。走行用モータ１６及び荷役用モータ２６には３相交流モータが使用されている。３相交流モータは、コイルＵ，Ｖ，Ｗがデルタ結線されている。

整流回路１４は、２個のダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路で構成され、両ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点においてスコットトランス１３の一方の単相出力１３Ａの端子１８ａに接続されている。また、整流回路１４のプラス側はバッテリ１７のプラス端子に接続され、整流回路１４のマイナス側はバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。

走行用インバータ１５には、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備えた３相インバータが使用され、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）が使用されている。第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２、第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４、第５のスイッチング素子Ｑ５及び第６のスイッチング素子Ｑ６はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のコレクタがそれぞれバッテリ１７のプラス端子に接続され、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のエミッタがそれぞれバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタとエミッタ間には、それぞれダイオードＤが逆並列に、即ちカソードがコレクタにアノードがエミッタに対応する状態に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点が走行用モータ１６のコイルＵとコイルＶとの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ３のエミッタとスイッチング素子Ｑ４のコレクタとの接続点が走行用モータ１６のコイルＶとコイルＷとの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ５のエミッタとスイッチング素子Ｑ６のコレクタとの接続点が走行用モータ１６のコイルＵとコイルＷとの接続点に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点は、スコットトランス１３の一方の単相出力１３Ａの整流回路１４が接続された端子１８ａと反対側の端子１８ｂに配線２０を介して接続されている。

整流回路２４は、２個のダイオードＤ３，Ｄ４の直列回路で構成され、両ダイオードＤ３，Ｄ４の接続点においてスコットトランス１３の他方の単相出力１３Ｂの端子１９ａに接続されている。また、整流回路２４のプラス側はバッテリ１７のプラス端子に接続され、整流回路２４のマイナス側はバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。

荷役用インバータ２５には、６個のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６を備えた３相インバータが使用され、各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６にはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）が使用されている。第１のスイッチング素子Ｑ１１及び第２のスイッチング素子Ｑ１２、第３のスイッチング素子Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ１４、第５のスイッチング素子Ｑ１５及び第６のスイッチング素子Ｑ１６はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３，Ｑ１５のコレクタがそれぞれバッテリ１７のプラス端子に接続され、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１４，Ｑ１６のエミッタがそれぞれバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のコレクタとエミッタ間には、それぞれダイオードＤが逆並列に、即ちカソードがコレクタにアノードがエミッタに対応する状態に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１１のエミッタとスイッチング素子Ｑ１２のコレクタとの接続点が荷役用モータ２６のコイルＵとコイルＶとの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ１３のエミッタとスイッチング素子Ｑ１４のコレクタとの接続点が荷役用モータ２６のコイルＶとコイルＷとの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ１５のエミッタとスイッチング素子Ｑ１６のコレクタとの接続点が荷役用モータ２６のコイルＵとコイルＷとの接続点に接続されている。また、スイッチング素子Ｑ１１のエミッタとスイッチング素子Ｑ１２のコレクタとの接続点は、スコットトランス１３の他方の単相出力１３Ｂの整流回路２４が接続された端子１９ａと反対側の端子１９ｂに配線２０を介して接続されている。

各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１１〜Ｑ１６の制御端子としてのゲートは、制御装置２１に接続されている。制御装置２１は、走行用モータ１６に流れる電流を検出する電流センサ３１及び荷役用モータ２６に流れる電流を検出する電流センサ３２に接続されている。制御装置２１は、図示しないＣＰＵ及びメモリを備え、メモリには走行用モータ１６及び荷役用モータ２６を駆動するのに必要な制御プログラムが記憶されている。また、メモリにはスコットトランス１３を３相交流電源１１に接続した状態でバッテリ１７を充電する際に、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１１〜Ｑ１６を制御するのに必要な制御プログラムが記憶されている。

制御装置２１は、バッテリ１７の充電時には走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ１１，Ｑ１２と第５及び第６のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１５，Ｑ１６をオフ状態に保持し、第３及び第４のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４をオン、オフ制御する。制御装置２１は、スコットトランス１３の二次側出力、即ち各単相出力１３Ａ，１３Ｂの電流波形を電圧波形に合わせるように第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をオン、オフ制御する。スコットトランス１３の２組の単相出力１３Ａ，１３Ｂは同じ位相ではなく、９０度の位相差があるため、位相差を考慮して第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をオン、オフのタイミングが設定されている。

次に前記のように構成された車両用充電回路の作用を説明する。
バッテリフォークリフトは、バッテリ１７の充電時以外には３相交流電源１１から切り離された状態に保持される。そして、制御装置２１の指令により走行用インバータ１５の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６がオン、オフ制御されることにより、バッテリ１７の直流電力が交流電力に変換されて走行用モータ１６に供給され、走行用モータ１６が駆動される。また、制御装置２１の指令により荷役用インバータ２５の各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６がオン、オフ制御されることにより、バッテリ１７の直流電力が交流電力に変換されて荷役用モータ２６に供給され、荷役用モータ２６が駆動される。

バッテリ１７の電力により走行用モータ１６が駆動される際も、単相出力１３Ａは走行用モータ１６に接続されたままである。しかし、単相出力１３Ａと走行用モータ１６との接続点ｂは、走行用インバータ１５の１相を構成する第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２との接続点であるため、その接続点ｂの電圧が変動しても、電流はその相のダイオードＤあるいはオン状態のスイッチング素子Ｑ２に優先的に流れ、単相出力１３Ａに電流が流れることが防止される。したがって、走行用モータ１６の駆動時に単相出力１３Ａを走行用インバータ１５から切り離さずに、走行用モータ１６を支障なく駆動することができる。また、荷役用モータ２６に関しても同様に、荷役用モータ２６の駆動時に単相出力１３Ｂを荷役用インバータ２５から切り離さずに、荷役用モータ２６を支障なく駆動することができる。

バッテリ１７を充電する際は、スコットトランス１３に３相交流電源１１から交流電力が供給される状態に保持される。具体的には、フォークリフトに設けられた電源コンセントに、３相交流電源１１の充電ケーブルのプラグが接続された後、スイッチ１２がオン状態に保持される。そして、制御装置２１は、走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１５，Ｑ１６をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をオン、オフ制御する。即ち、インバータ内の１相分の素子をＯＮ／ＯＦＦすることで、モータのインダクタンス（コイル）を使用して、スコットトランス１３の出力を昇圧し、バッテリ１７へ電流を供給する。したがって、バッテリ１７の充電時には、車両用充電回路の走行用インバータ１５側は、図２（ａ），（ｂ）に示す等価回路で表わされる。また、荷役用インバータ２５側は、図３（ａ），（ｂ）に示す等価回路で表わされる。

即ち、走行側は、交流の単相出力１３Ａの端子１８ａがダイオードＤ１を介してバッテリ１７のプラス端子に接続されるとともに、ダイオードＤ２を介してバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。単相出力１３Ａの端子１８ｂは、走行用モータ１６のコイルＶを介して第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４との接続点に接続されている。また、荷役側は、交流の単相出力１３Ｂの端子１９ａがダイオードＤ３を介してバッテリ１７のプラス端子に接続されるとともに、ダイオードＤ４を介してバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。単相出力１３Ｂの端子１９ｂは、荷役用モータ２６のコイルＶを介して第３のスイッチング素子Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ１４との接続点に接続されている。

そして、走行用インバータ１５側で、スコットトランス１３の単相出力１３Ａの端子１８ａから電力が出力される状態で、第３のスイッチング素子Ｑ３がオン状態、第４のスイッチング素子Ｑ４がオフ状態のときには、図２（ａ）に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、単相出力１３Ａの端子１８ａ→ダイオードＤ１→第３のスイッチング素子Ｑ３→走行用モータ１６のコイルＶ→単相出力１３Ａの端子１８ｂの経路で電流が流れ、コイルＶに電磁エネルギーが蓄積される。そして、第４のスイッチング素子Ｑ４がオフ状態のまま第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ状態になると、コイルＶに蓄積された電磁エネルギーは、図２（ａ）に２点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。即ち、走行用モータ１６のコイルＶ→単相出力１３Ａの端子１８ｂ→単相出力１３Ａの端子１８ａ→ダイオードＤ１→バッテリ１７→第４のスイッチング素子Ｑ４のダイオードＤ→走行用モータ１６のコイルＶの経路で流れる電流となり、単相出力１３Ａからの電流に加算された状態でバッテリ１７が充電される。単相出力１３Ａの電圧をＶ０、コイルＶに蓄積された電磁エネルギーによる電圧をＶＬ、バッテリ電圧をＶＢとすると、ＶＢ＝ＶＬ＋Ｖ０の関係でバッテリ１７が充電される。

なお、第４のスイッチング素子Ｑ４がオフ状態において、第３のスイッチング素子Ｑ３がオン・オフ制御される間隔は、単相出力１３Ａから正弦波状に出力される電圧波形に出力電流の波形が合うように、図５（ｃ）に示すように、電圧の正弦波波形の１／２周期の間に、複数回行われる。図５（ｃ）では分かりやすいようにスイッチング素子Ｑ４のスイッチング周期を実際より低い周期で示している。

次に、単相出力１３Ａの端子１８ｂから電力が出力される状態で、第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ状態、第４のスイッチング素子Ｑ４がオン状態のときには、図２（ｂ）に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、単相出力１３Ａの端子１８ｂ→走行用モータ１６のコイルＶ→第４のスイッチング素子Ｑ４→ダイオードＤ２→一方の単相出力１３Ａの端子１８ａの経路で電流が流れ、コイルＶに電磁エネルギーが蓄積される。そして、第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ状態のまま第４のスイッチング素子Ｑ４がオフ状態になると、コイルＶに蓄積された電磁エネルギーは、図２（ｂ）に２点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。即ち、第３のスイッチング素子Ｑ３のダイオードＤ→バッテリ１７→ダイオードＤ２→単相出力１３Ａの端子１８ａ→単相出力１３Ａの端子１８ｂ→走行用モータ１６のコイルＶの経路で流れる電流となり、単相出力１３Ａからの電流に加算された状態でバッテリ１７が充電される。単相出力１３Ａの電圧をＶ０、コイルＶに蓄積された電磁エネルギーによる電圧をＶＬ、バッテリ電圧をＶＢとすると、ＶＢ＝ＶＬ＋Ｖ０の関係でバッテリ１７が充電される。上述のように、単相出力１３Ａからの交流出力を昇圧してバッテリ１７に充電する際、走行用モータ１６には３相電流が流れないため、走行用モータ１６が回転することはなく、充電のために走行用モータ１６を切り離す必要はない。

また、荷役用インバータ２５側においても基本的に走行用インバータ１５側と同様にして充電が行われる。具体的には、走行用インバータ１５側における単相出力１３Ａを単相出力１３Ｂに、端子１８ａ，１８ｂを端子１９ａ，１９ｂに、第３及び第４のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を第３及び第４のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４に、ダイオードＤ１，Ｄ２をダイオードＤ３，Ｄ４にそれぞれ置き換えればよい。

即ち、スコットトランス１３の他方の単相出力１３Ｂの端子１９ａから電力が出力される状態で、第３のスイッチング素子Ｑ１３がオン状態、第４のスイッチング素子Ｑ１４がオフ状態のときには、図３（ａ）に破線の矢印で示す経路で電流が流れ、コイルＶに電磁エネルギーが蓄積される。そして、第４のスイッチング素子Ｑ１４がオフ状態のまま第３のスイッチング素子Ｑ１３がオフ状態になると、コイルＶに蓄積された電磁エネルギーは、図３（ａ）に２点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となり、単相出力１３Ｂからの電流に加算された状態でバッテリ１７が充電される。

次に、他方の単相出力１３Ｂの端子１９ｂから電力が出力される状態で、第３のスイッチング素子Ｑ１３がオフ状態、第４のスイッチング素子Ｑ１４がオン状態のときには、図３（ｂ）に破線の矢印で示すように電流が流れ、コイルＶに電磁エネルギーが蓄積される。そして、第３のスイッチング素子Ｑ１３がオフ状態のまま第４のスイッチング素子Ｑ１４がオフ状態になると、コイルＶに蓄積された電磁エネルギーは、図３（ｂ）に２点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となり、単相出力１３Ｂからの電流に加算された状態でバッテリ１７が充電される。上述のように、単相出力１３Ｂからの交流出力を昇圧してバッテリ１７に充電する際、荷役用モータ２６には３相電流が流れないため、荷役用モータ２６が回転することはなく、充電のために荷役用モータ２６を切り離す必要はない。

図４に示すように、準定電圧トランスＴの二次側の端子に全波整流回路３３を介してバッテリ１７を接続した回路において充電を行う場合、図４のｅの部分、即ち準定電圧トランスＴの出力部の電圧及び電流の変化は図５（ａ）のようになる。そして、準定電圧トランスＴを用いた場合、出力部の電圧がバッテリ電圧以上の時に電流が流れるため、図４のｆの部分、即ちバッテリ１７へ供給される電流の変化は図５（ｂ）のようになる。即ち、準定電圧トランスＴの出力電流は、正弦波状の出力電圧波形のピーク付近だけ流れる高調波電流となる。

一方、この実施形態では、スコットトランス１３の二次側出力、即ち各単相出力１３Ａ，１３Ｂの電流波形が電圧波形に合うように、即ち電流波形が正弦波状の出力電圧波形と位相が同じ正弦波波形になるように第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４がオン、オフ制御される。即ち、図５（ｃ）に示すように、正弦波状の出力電圧波形のプラス側の１／２周期の間には、第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４がオフ状態に保持され、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３が複数回オン・オフ制御される。また、マイナス側の１／２周期の間には、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３がオフ状態に保持され、第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４が複数回オン・オフ制御される。その結果、単相出力１３Ａ，１３Ｂの出力電流は出力電圧波形と位相が同じ正弦波波形になるように出力される。そして、バッテリ１７へ供給される電流の変化は図５（ｄ）のようになる。そのため、定電流充電でバッテリ１７を充電することが可能になる。また、交流電流の位相と交流電圧の位相とが同位相になって力率が向上する。

詳述すると、制御装置２１は、電流センサ３１，３２の検出信号に基づいて、各単相出力１３Ａ，１３Ｂの電圧波形に電流波形を合わせるように第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をスイッチング制御する。その結果、図５（ｃ）に示すように、単相出力１３Ａ，１３Ｂの出力電流は出力電圧の値が大きい時には大きな電流値に、出力電圧の値が小さい時には小さな電流値になるように制御されることにより、スコットトランス１３に入力される交流電源電圧の周期の全体にわたって電流が流れる。そのため、定電流充電でバッテリ１７を充電することが可能になる。また、交流電流の位相と交流電圧の位相とが同位相になるため、力率の改善と高調波電流の抑制を図ることができる。

なお、定電流充電を行う場合、単相出力１３Ａ，１３Ｂから出力される電圧は平均電圧が一定の正弦波となるように出力される。しかし、単相出力１３Ａ，１３Ｂから出力される電流は、充電初期には図６に実線で示すように大きな値となり、充電終期（満充電に近くなると）電流図６に破線で示すように小さな値となるように、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４のスイッチング周期が変更される。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）バッテリ充電回路は、バッテリ１７を電源として３相インバータ（走行用インバータ１５）により駆動制御される３相モータ（走行用モータ１６）を備えたモータ駆動系に設けられている。バッテリ充電回路は、単相出力トランス（スコットトランス１３）と、単相出力トランスの二次側出力の一方の端子１８ａに接続されるとともに、３相インバータ及びバッテリ１７に対して並列に接続されている整流回路１４を備えている。３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点は、単相出力トランスの二次側出力の他方の端子１８ｂに配線２０を介して接続されている。制御装置２１は、充電時には一組のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６のうちの少なくとも一組のスイッチング素子（この実施形態では第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４）をオン・オフ制御する。したがって、車両に搭載されているモータのコイル間の結線状態や、インバータとモータのコイルとの結線状態を変更せずに、少ない追加部品点数でモータのコイルやインバータを利用して充電を行うことができる。また、単相出力トランスとインバータとを接続する配線に非充電時にトランスとインバータとを切り離すスイッチが不要になり、スイッチの故障によりモータの駆動に支障を来したり、充電に支障を来したりすることがない。また、モータを切り離すスイッチや、充電器を切り離すスイッチが不要で、機械的劣化がない充電回路（充電器）を実現することが可能になる。

（２）制御装置２１は、充電時にスコットトランス１３の単相出力（二次側出力）１３Ａ，１３Ｂの電流波形を電圧波形に合わせるようにスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４をオン・オフ制御する。したがって、交流電源から定電流充電でバッテリを充電することが可能になるとともに、交流電流の位相と交流電圧の位相とが同位相になって力率が向上する。そのため、入力電力を低減でき、トランスの一次側電流が低減することにより、工場等のブレーカの容量を小さくすることができる。

（３）バッテリ充電回路が、モータ駆動系として走行用モータ１６と荷役用モータ２６とを備えたバッテリフォークリフトに適用されている。そして、単相出力トランスはスコットトランス１３であり、その一方の単相出力１３Ａ側に走行用インバータ１５が接続され、他方の単相出力１３Ｂ側に荷役用インバータ２５が接続されている。したがって、バッテリフォークリフトに適用して単相出力トランスとしてスコットトランス１３を使用することで、最少部品追加で３相交流での充電が可能となる。また、両単相出力１３Ａ，１３Ｂにより同時にバッテリ１７を充電することにより、充電時間を短縮することができる。

（４）充電時には、走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５と、走行用モータ１６及び荷役用モータ２６のコイルＶを利用して単相出力１３Ａ，１３Ｂの交流出力電圧を昇圧しつつ定電流充電が行われるように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１６が制御装置２１によりオン・オフ制御されて充電が行われる。したがって、単相出力１３Ａ，１３Ｂの交流出力電圧がバッテリ１７の端子電圧より低くても充電を行うことができる。

（５）充電時には、トランスの単相出力１３Ａ，１３Ｂを交流のまま昇圧して充電するため、整流回路として全波整流回路が不要となり、整流回路として全波整流回路を用いる場合に比べて整流回路の部品を低減できる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図７〜図９にしたがって説明する。この実施形態では、充電に使用される回路を利用してバッテリの電力をスコットトランスの一次側に供給（回生）できる点が第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

図８に示すように、走行用インバータ１５に接続される整流回路１４を構成するダイオードＤ１，Ｄ２に対して回生用スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がそれぞれ並列に接続されている。荷役用インバータ２５に接続される整流回路２４を構成するダイオードＤ３，Ｄ４に対して回生用スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４がそれぞれ並列に接続されている。即ち、整流回路１４は、カソード側が整流回路１４のプラス側に接続されるように複数のダイオードＤ１，Ｄ２が直列に接続された直列回路と、直列回路を二つに分けた各部としてのダイオードＤ１及びダイオードＤ２に並列に接続された回生用スイッチング素子とを備えている。また、整流回路２４は、カソード側が整流回路２４のプラス側に接続されるように複数のダイオードＤ３，Ｄ４が直列に接続された直列回路と、直列回路を二つに分けた各部としてのダイオードＤ３及びダイオードＤ４に並列に接続された回生用スイッチング素子とを備えている。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４としてＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）が使用されている。

各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の制御端子としてのゲートは、制御装置２１に接続されている。スコットトランス１３には、通常はバッテリ１７を充電するために使用されるソケット（コンセント）４０が接続されており、スコットトランス１３は充電時には商用電源としての図示しない３相交流電源に対してソケット４０を介して接続される。

制御装置２１は、スコットトランス１３の各単相出力１３Ａ，１３Ｂに対応する一次側の電圧を検出する電圧センサ４１，４２に接続されている。制御装置２１のメモリには、スコットトランス１３を３相交流電源に接続した状態でバッテリ１７を充電する際に、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４をオフに保持した状態で、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１１〜Ｑ１６を制御するのに必要な制御プログラムが記憶されている。また、メモリにはバッテリ１７の電力をスコットトランス１３の一次側に供給（回生）する際に各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４及び各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６、Ｑ１１〜Ｑ１６を制御するのに必要な制御プログラムが記憶されている。

制御装置２１は、バッテリ１７の電力をスコットトランス１３の一次側に供給する際、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４及び３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子をオン・オフ制御してバッテリ１７の電力をスコットトランス１３の一次側に供給する。この実施形態では一組のスイッチング素子として走行用インバータ１５のＶ相用のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４及び荷役用インバータ２５のＶ相用のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４がオン・オフ制御される。

次に前記のように構成された車両用充電回路の作用を説明する。
バッテリ１７の電力をスコットトランス１３の一次側に供給する時（回生時）以外は各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はオフ状態に保持される。その状態で走行用モータ１６及び荷役用モータ２６の駆動あるいはバッテリ１７の充電が第１の実施形態と同様に行われる。

バッテリ１７の電力をスコットトランス１３の一次側に供給する時、即ちバッテリ１７の電力を使用して他の電気機器を駆動する場合は、ソケット４０に他の電気機器のプラグを接続した状態でバッテリ１７の電力を供給する。その時は、走行用インバータ１５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６及び荷役用インバータ２５のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１５，Ｑ１６はオフ状態に保持され、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４及びトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４がオン・オフ制御される。したがって、バッテリ１７からのスコットトランス１３の一次側への電力供給時には、走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５は、図７及び図９に示す等価回路で表わされる。そして、制御装置２１は、電圧センサ４１，４２の検出信号をモニタしながらスコットトランス１３の一次側に２００Ｖの三相交流が正弦波状に出力されるように、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４及びスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４のオン及びオフを制御する。

詳述すると、図７に示す等価回路の走行用側の回路において、トランジスタＴｒ１がオン、トランジスタＴｒ２がオフ、第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ、第４のスイッチング素子Ｑ４がオンの状態では、図７に破線で示す経路で電流が流れる。即ち、バッテリ１７のプラス端子→トランジスタＴｒ１→単相出力１３Ａの端子１８ａ→端子１８ｂ→コイルＶ→第４のスイッチング素子Ｑ４→バッテリ１７のマイナス端子の経路で電流が流れる。

一方、荷役用側の回路において、トランジスタＴｒ３がオン、トランジスタＴｒ４がオフ、第３のスイッチング素子Ｑ１３がオフ、第４のスイッチング素子Ｑ１４がオンの状態では、バッテリ１７のプラス端子→トランジスタＴｒ３→単相出力１３Ｂの端子１９ａ→→端子１９ｂ→コイルＶ→第４のスイッチング素子Ｑ１４→バッテリ１７のマイナス端子の経路で電流が流れる。

また、図９に示す等価回路の走行用側の回路において、トランジスタＴｒ１がオフ、トランジスタＴｒ２がオン、第３のスイッチング素子Ｑ３がオン、第４のスイッチング素子Ｑ４がオフの状態では、図９に破線で示す経路で電流が流れる。即ち、バッテリ１７のプラス端子→第３のスイッチング素子Ｑ３→コイルＶ→単相出力１３Ａの端子１８ｂ→端子１８ａ→トランジスタＴｒ２→バッテリ１７のマイナス端子の経路で電流が流れる。

一方、荷役用側の回路において、トランジスタＴｒ３がオフ、トランジスタＴｒ４がオン、第３のスイッチング素子Ｑ１３がオン、第４のスイッチング素子Ｑ１４がオフの状態では、図９に破線で示す経路で電流が流れる。即ち、バッテリ１７のプラス端子→第３のスイッチング素子Ｑ１３→コイルＶ→単相出力１３Ｂの端子１９ｂ→端子１９ａ→トランジスタＴｒ４→バッテリ１７のマイナス端子の経路で電流が流れる。

したがって、トランジスタＴｒ１及び第４のスイッチング素子Ｑ４がオンで、トランジスタＴｒ２及び第３のスイッチング素子Ｑ３がオフの状態と、トランジスタＴｒ１及び第４のスイッチング素子Ｑ４がオフでトランジスタＴｒ２及び第３のスイッチング素子Ｑ３がオンの状態を交互に繰り返すよう制御されることにより単相出力１３Ａに交流が流れる。また、トランジスタＴｒ３及び第４のスイッチング素子Ｑ１４がオンで、トランジスタＴｒ４及び第３のスイッチング素子Ｑ１３がオフの状態と、トランジスタＴｒ３及び第４のスイッチング素子Ｑ１４がオフでトランジスタＴｒ４及び第３のスイッチング素子Ｑ１３がオンの状態を交互に繰り返すよう制御されることにより単相出力１３Ｂに交流が流れる。そして、走行用インバータ１５と荷役用インバータ２５とを同期して制御することにより、スコットトランス１３の入力側に三相交流が出力される状態になり、バッテリ１７の電力がソケット４０に接続された電気機器に三相交流として供給される。但し、スコットトランス１３の２組の単相出力１３Ａ，１３Ｂは同じ位相ではなく、位相差があるため、位相差を考慮してトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をオン、オフするタイミングが設定されている。

そして、図７に破線で示す経路で電流が流れている状態で第４のスイッチング素子Ｑ４がオフになると、電流は図７に２点鎖線で示す経路、即ち、コイルＶ→第３のスイッチング素子Ｑ３のダイオードＤ→トランジスタＴｒ１→単相出力１３Ａの端子１８ａ→端子１８ｂ→コイルＶの経路で流れる状態になる。したがって、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２及び第３のスイッチング素子Ｑ３のオン又はオフ状態は同じ状態に保持して第４のスイッチング素子Ｑ４のオン・オフ時間を制御することにより単相出力１３Ａに流れる電流を正弦波状にすることができる。そして、制御装置２１は、単相出力１３Ａに正弦波状に電流が流れるように第４のスイッチング素子Ｑ４のオン・オフ時間を制御する。

同様に荷役側において、図７に破線で示す経路で電流が流れている状態で第４のスイッチング素子Ｑ１４がオフになると、電流は図７に２点鎖線で示す経路、即ち、コイルＶ→第３のスイッチング素子Ｑ１３のダイオードＤ→トランジスタＴｒ３→単相出力１３Ｂの端子１９ａ→端子１９ｂ→コイルＶの経路で流れる状態になる。したがって、トランジスタＴｒ３、トランジスタＴｒ４及び第３のスイッチング素子Ｑ１３のオン又はオフ状態は同じ状態に保持して第４のスイッチング素子Ｑ１４のオン・オフ時間を制御することにより単相出力１３Ｂに流れる電流を正弦波状にすることができる。そして、制御装置２１は、単相出力１３Ｂに正弦波状に電流が流れるように第４のスイッチング素子Ｑ１４のオン・オフ時間を制御する。

また、図９に破線で示す経路で電流が流れている状態で第３のスイッチング素子Ｑ３がオフになると、電流は図９に２点鎖線で示す経路、即ち、コイルＶ→単相出力１３Ａの端子１８ｂ→端子１８ａ→トランジスタＴｒ２→第４のスイッチング素子Ｑ４のダイオードＤ→コイルＶの経路で電流が流れる状態になる。したがって、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２及び第４のスイッチング素子Ｑ４のオン又はオフ状態は同じ状態に保持して第３のスイッチング素子Ｑ３のオン・オフ時間を制御することにより単相出力１３Ａに流れる電流を正弦波状にすることができる。そして、制御装置２１は、単相出力１３Ａに正弦波状に電流が流れるように第３のスイッチング素子Ｑ３のオン・オフ時間を制御する。

同様に荷役側において、図９に破線で示す経路で電流が流れている状態で第３のスイッチング素子Ｑ１３がオフになると、電流は図９に２点鎖線で示す経路、即ち、コイルＶ→単相出力１３Ｂの端子１９ｂ→端子１９ａ→トランジスタＴｒ４→第４のスイッチング素子Ｑ１４のダイオードＤ→コイルＶの経路で電流が流れる状態になる。したがって、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２及び第４のスイッチング素子Ｑ４のオン又はオフ状態は同じ状態に保持して第３のスイッチング素子Ｑ１３のオン・オフ時間を制御することにより単相出力１３Ｂに流れる電流を正弦波状にすることができる。そして、制御装置２１は、単相出力１３Ｂに正弦波状に電流が流れるように第３のスイッチング素子Ｑ１３のオン・オフ時間を制御する。

したがって、この第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（５）と同様な効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（６）バッテリ１７の電力を２００Ｖラインに回生するには、６個の専用素子（トランジスタ）が必要となる。しかし、整流回路１４，２４を構成するダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４にそれぞれ回生用スイッチング素子（トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４）が並列に接続されている。そして、制御装置２１は、回生用スイッチング素子と、バッテリ車にすでに搭載されている三相モータ（走行用モータ１６及び荷役用モータ２６）と、三相モータを制御する走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５を利用して、バッテリ１７の電力を２００Ｖライン（商用ライン）に回生することができる。したがって、商用電源の停電時あるいは商用電源がない場所において、２００Ｖの商用電源で駆動する電気機器を使用することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 充電時に走行用インバータ１５の一組のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４及び荷役用インバータ２５の一組のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４をオン・オフ制御するのではなく、それぞれ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、Ｑ１３，Ｑ１４と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、Ｑ１５，Ｑ１６とを交互にオン・オフ制御してもよい。この場合、電流がスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、Ｑ１３，Ｑ１４を流れて充電される状態と、電流がスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、Ｑ１５，Ｑ１６を流れて充電される状態とが交互に繰り返されるため、スイッチング素子の発熱を分散化でき、インバータのオーバーヒートを低減できるので、インバータに流せる充電電流を増加することができる。

○ 充電時に走行用インバータ１５の一組のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及び荷役用インバータ２５の一組のスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２をオフ状態に保持し、二組のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６、Ｑ１３，Ｑ１４，Ｑ１５，Ｑ１６をオン・オフ制御してもよい。具体的には、第３のスイッチング素子Ｑ３と第５のスイッチング素子Ｑ５とを同じオン・オフ状態に、第４のスイッチング素子Ｑ４と第６のスイッチング素子Ｑ６とを同じオン・オフ状態にする。また、第３のスイッチング素子Ｑ１３と第５のスイッチング素子Ｑ１５とを同じオン・オフ状態に、第４のスイッチング素子Ｑ１４と第６のスイッチング素子Ｑ１６とを同じオン・オフ状態にする。この場合、充電時に電流が二つのスイッチング素子に分散して流れるため、スイッチング素子の発熱を分散化でき、インバータのオーバーヒートを低減できるので、インバータに流せる充電電流を増加することができる。

○ バッテリフォークリフトのように２個の３相モータを備えた車両に限らず、１個の３相モータ（例えば、走行用モータ）を備えた一般の電気自動車の車両用充電回路に適用してもよい。この場合、図１０に示すように、バッテリ充電回路は、単相交流電源３５（例えば、交流２００Ｖ）にスイッチ３６を介して接続される単相出力トランスとしての単相トランス３７を備えている。単相トランス３７の二次側出力には整流回路１４、走行用インバータ１５及び走行用モータ１６が接続されている。整流回路１４は、２個のダイオードＤ１，Ｄ２の直列回路で構成され、両ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点において単相トランス３７の端子３７ａに接続されている。スイッチング素子Ｑ１のエミッタとスイッチング素子Ｑ２のコレクタとの接続点ｂは、端子３７ｂに配線２０を介して接続されている。また、整流回路１４のプラス側はバッテリ１７のプラス端子に接続され、マイナス側はバッテリ１７のマイナス端子に接続されている。この場合、前述した走行用インバータ１５側の充電作用と同様にしてバッテリ１７の充電が行われる。また、一般の家庭用電源からの充電も可能になる。

○ バッテリ１７の電力を回生する場合、図７に破線で示す経路で電流が流れている状態で、トランジスタＴｒ２、第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４のオン又はオフ状態は同じ状態に保持してトランジスタＴｒ１のオン・オフ時間を制御することにより単相出力１３Ａに流れる電流を正弦波状にするようにしてもよい。また、トランジスタＴｒ４、第３のスイッチング素子Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ１４のオン又はオフ状態は同じ状態に保持してトランジスタＴｒ３のオン・オフ時間を制御することにより単相出力１３Ｂに流れる電流を正弦波状にするようにしてもよい。

○ １個の３相モータ（例えば、走行用モータ）を備えた一般の電気自動車の車両用充電回路に適用する場合にもバッテリ１７の電力を回生可能に構成してもよい。例えば、図１１に示すように、整流回路１４のダイオードＤ１，Ｄ２にそれぞれトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を並列に接続する。そして、制御装置２１はトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２及び各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を第２の実施形態における充電時及び回生時と同様に制御する。

○ スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１６を制御する制御装置２１と別にトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を制御する制御回路を設けてもよい。しかし、充電回路にはもともと走行用インバータ１５や荷役用インバータ２５を制御するための制御装置２１が存在するため、電力回生時におけるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の制御を１つの制御装置２１で行う構成の方が部品点数を少なくすることができる。

○ 車両は、バッテリを電源とした電気自動車に限らず、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに加えてバッテリを電源とした走行用モータを備えたハイブリッド車に適用してもよい。

○ モータとインバータを３セット備えたモータ駆動系に適用してもよい。この場合、３相トランスで単相３出力のトランスを使用して、各単相出力にインバータ、整流回路及びバッテリを接続する。

○ モータ駆動系は、バッテリを電源として３相インバータにより駆動制御される３相モータを備えたものであればよく、車載のモータ駆動系に限らず、例えば、トレーラーに搭載されて移動される機械設備のモータ駆動系であってもよい。

○ トランスの単相出力の２個の端子のうち、整流回路が接続された端子と反対側の端子に配線２０を介して接続される３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子の接続点は、Ｕ相用のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及びスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続点に限らない。例えば、Ｖ相用のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４及びスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続点やＷ相用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６及びスイッチング素子Ｑ１５，Ｑ１６の接続点であってもよい。

○ 走行用モータ１６及び荷役用モータ２６のコイルＵ，Ｖ，Ｗの結線はデルタ結線に限らず、スター結線であってもよい。
○ 走行用インバータ１５及び荷役用インバータ２５で使用されるスイッチング素子としてＩＧＢＴに代えて、パワーバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴを使用してもよい。ＭＯＳＥＦＴを使用した場合は、ＭＯＳＦＥＴが寄生ダイオードを有するため、スイッチング素子として寄生ダイオードを有しないＩＧＢＴやバイポーラトランジスタを使用した場合と異なり、ダイオードＤを接続する手間が不要になり、構成も簡単になる。

○ 回生用スイッチング素子のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４としてＩＧＢＴに代えて、パワーバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴを使用してもよい。
○ 整流回路１４，２４を構成するダイオードはそれぞれ２個に限らず３個以上のダイオードが直列に接続されていてもよく、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４は直列に接続されたダイオードを二つに分けた部分にそれぞれ並列に接続されていればよい。

○ 充電方式は、ＣＣ−ＣＶ−ＣＣ方式（定電流−定電圧−定電流方式）に限らず、他の充電方式、例えば、ＣＣ−ＣＶ方式（定電流−定電圧方式）や多段定電流方式であってもよい。

○ バッテリは、液式鉛バッテリに限らず、例えば、シール式鉛バッテリ、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池であってもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。

（１）請求項１、請求項２及び請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記単相出力トランスは、単相交流が入力されるトランスである。
（２）請求項１〜請求項４及び前記技術的思想（１）のいずれか１項に記載の発明において、前記３相インバータを構成する各スイッチング素子として、ダイオードが逆並列に接続された絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタが使用されている。

（３）バッテリを電源として３相インバータにより駆動制御される３相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電方法であって、前記３相インバータに単相出力トランスと、その二次側出力の一方の端子に接続されている整流回路とを、前記３相インバータに外付けして充電回路を形成し、充電時には、制御装置により、３相インバータの一組のスイッチング素子はオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子をオン・オフ制御するバッテリ充電方法。

Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…ダイオード、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４，Ｑ１５，Ｑ１６…スイッチング素子、Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４…回生用スイッチング素子としてのトランジスタ、１３…単相出力トランスとしてのスコットトランス、１３Ａ，１３Ｂ…単相出力、１４，２４…整流回路、１５…走行用インバータ、１６…走行用モータ、１７…バッテリ、１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ，３７ａ，３７ｂ…端子、２０…配線、２１…制御装置、２５…荷役用インバータ、２６…荷役用モータ。

Claims (4)

1. バッテリを電源として３相インバータにより駆動制御される３相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路であって、
   単相出力トランスと、
   前記単相出力トランスの二次側出力の一方の端子に接続されるとともに、前記３相インバータ及び前記バッテリに対して並列に接続されている整流回路と、
   前記３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子の接続点を前記二次側出力の他方の端子に接続する配線と、
   充電時には前記一組のスイッチング素子はオフ状態に保持し、他の２組のスイッチング素子のうちの少なくとも一組のスイッチング素子をオン・オフ制御する制御装置と
   を備えていることを特徴とするバッテリ充電回路。
2. 前記制御装置は、充電時に前記二次側出力の電流波形を電圧波形に合わせるように前記スイッチング素子をオン・オフ制御する請求項１に記載のバッテリ充電回路。
3. 前記モータ駆動系は走行用モータと荷役用モータとを備えたフォークリフトのモータ駆動系であり、前記単相出力トランスはスコットトランスであり、その一方の単相出力側に走行用インバータが接続され、他方の単相出力側に荷役用インバータが接続されている請求項１又は請求項２に記載のバッテリ充電回路。
4. 前記整流回路は、カソード側が前記整流回路のプラス側に接続されるように複数のダイオードが直列に接続された直列回路と、前記直列回路を二つに分けた各部に並列に接続された回生用スイッチング素子とを備えており、前記回生用スイッチング素子及び前記３相インバータのうちの１相を構成する一組のスイッチング素子をオン・オフ制御して前記バッテリの電力を前記単相出力トランスの一次側に供給する制御装置を備えている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のバッテリ充電回路。

Images