JPH08223706A - 電気自動車用充電器 - Google Patents

電気自動車用充電器

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JPH08223706A
JPH08223706A JP7029008A JP2900895A JPH08223706A JP H08223706 A JPH08223706 A JP H08223706A JP 7029008 A JP7029008 A JP 7029008A JP 2900895 A JP2900895 A JP 2900895A JP H08223706 A JPH08223706 A JP H08223706A
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JP
Japan
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power source
fixed excitation
winding
excitation winding
inverter
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Pending
Application number
JP7029008A
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English (en)
Inventor
Tadashi Ashikaga
正 足利
Kazutoshi Nagayama
和俊 永山
Masato Mori
真人 森
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.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気自動車の専用バッテリ充電器を除いたも
のである。 【構成】 固定励磁巻線3aの電流制御用4象限チョッ
パ回路4を充電器とし、H−PM3の固定励磁巻線3a
を直流又は交流リアクトルとして、外部商用電源12よ
りバッテッリ1に充電できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に係り、特
にハイブリッド励磁形永久磁石モータのための駆動系を
その電源であるバッテリの充電器に兼用させたものであ
る。
【0002】
【従来の技術】電気自動車用モータとして、本出願人に
よって平成5年特許願第242475号の如きハイブリ
ッド励磁形永久磁石モータ(以下H−PMと称す)が提
案されている。H−PMは、界磁磁束を永久磁石と固定
励磁巻線とにより作り、この固定励磁巻線の電流を制御
することにより回転数やトルクに応じて広い速度範囲に
わたって効率良く制御するようにたモータである。図5
は、このH−PMを電気自動車の駆動系に用いたブロッ
ク図であり、電源であるバッテリ1の直流出力はインバ
ータ2を介してH−PM3の固定子巻線に3相交流を通
電すると共にインバータ2と並列な4象限チョッパ回路
4を介してH−PM3の固定励磁巻線3aに正・負両方
向の電流を流すようになっている。そして、インバータ
2及び4象限チョッパ回路4それぞれの制御は制御回路
5によって行なわれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】H−PM3を用いた電
気自動車にあっては、その構成上バッテリの充電が必要
不可欠となるのであるが、この場合充電は図6に示す如
き専用の充電器によって外部の商用電源から電力を得る
ことにより行なわれる。すなわち、図6は昇圧チョッパ
回路であり、商用電源(図示省略)に接続された整流器
6を介してトランジスタTr2 のオンにより直流リアク
トルLに電流が流れ、電磁エネルギが蓄積される。次い
で、トランジスタTr2 のオフによりダイオードD1
介して直流リアクトルLのエネルギがバッテリ1に充電
される。こうして、バッテリ1への充電が可能となるの
であるが、検出器8にて充電電流を検出することにより
トランジスタTr2 のオン時間をコントローラ7にて制
御すれば、充電電流制御が行なえる。以上の結果、従来
のバッテリの充電には専用の充電器の使用が不可欠であ
り、また、充電器内部には嵩の大きな直流リアクトルL
が必要となり、充電器自体の大形化につながっている。
【0004】本発明は、上述の問題に鑑み、外部の充電
器を無くすようにした電気自動車用充電器の提供を目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、以下の構成を特徴とする。 (1)直流電源をインバータを介してモータの固定子巻
線に接続すると共に上記インバータに対して並列接続さ
れた4象限チョッパ回路を介して上記モータの固定励磁
巻線に接続する駆動系を有する電気自動車において、商
用電源に接続される整流回路の直流出力の一方を開閉ス
イッチを介して上記固定励磁巻線に接続し上記整流回路
の直流出力の他方を上記4象限チョッパ回路の直流電源
接続端に接続したことを特徴とする。 (2)直流電源をインバータを介してモータの固定子巻
線に接続すると共に上記インバータに対して並列接続さ
れた4象限チョッパ回路を介して上記モータの固定励磁
巻線に接続する駆動系を有する電気自動車において、上
記4象限チョッパ回路と上記固定励磁巻線との間に切替
スイッチを設け、この切替スイッチの一側の投入にて短
絡し他側の投入して商用電源に接続され得る整流回路を
上記固定励磁巻線と直列に接続することを特徴とする。 (3)直流電源をインバータを介してモータの固定子巻
線に接続すると共に上記インバータに対して並列接続さ
れた4象限チョッパ回路を介して上記モータの固定励磁
巻線に接続する駆動系を有する電気自動車において、上
記4象限チョッパ回路と上記固定励磁巻線との間に切替
スイッチを設け、この切替スイッチの一側の投入にて短
絡し他側の投入にて商用電源と直列に接続し得ることを
特徴とする。 (4)直流電源をインバータを介してモータの固定子巻
線に接続すると共に上記インバータに対して並列接続さ
れた4象限チョッパ回路を介して上記モータの固定励磁
巻線に接続する駆動系を有する電気自動車において、上
記固定励磁巻線を複数巻線の全部又一部としてこの複数
巻線相互を電磁結合可能とし、上記複数巻線のひとつに
商用電源を接続すると共に上記複数巻線の残りを変圧器
二次側としたことを特徴とする。
【0006】
【作用】4象限チョッパと固定励磁巻線とを利用して充
電回路を形成することにより、固定励磁巻線通電回路を
充電回路に兼用させることができる。
【0007】
【実施例】ここで、図1〜図4を参照して本発明の実施
例を説明する。なお、図6と同一部分には同符号を付
す。図1は、本発明の一実施例である。図1において、
4象限チョッパ回路4の2本のアームの中点は、直流リ
アクトルともなる固定励磁巻線3aが接続されている。
そして、このアーム中点と固定励磁巻線3aとを接続す
るラインから分岐して開閉スイッチ10が接続され、こ
の開閉スイッチ10と4象限チョッパ回路4の各アーム
の片側(図1で負側)との間には、単相整流器11が接
続されている。そして、この整流器11は外部商用電源
12に接続できるようになっている。
【0008】かかる構成にあって、開閉スイッチ10
は、H−PM駆動時にてオフされ、整流器11は駆動系
から外されることになる。他方、充電動作時には、開閉
スイッチ10がオンされ、商用電源12が整流器11を
介して固定励磁巻線3a及び4象限チョッパ回路4に加
えられることになる。すなわち、4象限チョッパ回路4
にあって、トランジスタTr1 ,Tr2 ,Tr4 はオフ
のままで、トランジスタTr3 をオンすると、整流器+
側から固定励磁巻線3aを通ってトランジスタTr3
介して電流が流れ、固定励磁巻線3aにエネルギが蓄積
される。ついで、トランジスタTr3 をオフすると固定
励磁巻線3aに蓄積されたエネルギにてダイオードD1
を通じて電流が流れバッテリ1に充電が行なわれる。こ
の場合、充電電流の制御はチョッパ制御用の電流検出器
と制御回路5を用いてトランジスタTr3 のオン−オフ
時間を制御することにより実現できる。電流検出器は充
電電流制御用にも用いており、また制御回路5を充電器
コントローラとして用いている。
【0009】図2は他の実施例である。図1に示す開閉
スイッチ10の代りに切替スイッチ13を備え、単相整
流器11を固定励磁巻線3aに対して直列接続となるよ
うに結線したものである。切替スイッチ13の接続は、
一側の投入にて充電動作となって固定励磁巻線3aと単
相整流器11とを直列接続し、他型の切替にて整流器1
1を外して駆動動作を行なわしめるものである。すなわ
ち、充電動作ではトランジスタTr1 ,Tr2 ,Tr4
をオフしてトランジスタTr3 をオンして固定励磁巻線
3aにエネルギを蓄積し、ついでトランジスタTr3
オフして固定励磁巻線3aのエネルギにてダイオードD
1 ,D4 を介してバッテリ充電する。この場合も、充電
電流の制御は、トランジスタTr3 のオン・オフ時間を
制御することにより実現できる。
【0010】図3は更に他の実施例である。図1、図2
の例では、固定励磁巻線3aを充電時直流リアクトルと
して用い、4象限チョッパ回路4を図6の昇圧チョッパ
として用いた例を示したものである。本例では、固定励
磁巻線3aを交流リアクトルとして用い、4象限チョッ
パ回路をスイッチングモード整流コンバータとして用い
る。4象限チョッパ回路4を単相入力昇圧形フルブリッ
ジコンバータとして用いることによりバッテリの充電を
可能とするものである。図3において、4象限チョッパ
回路4の2本のアーム中点に接続された固定励磁巻線3
aの一方のラインは切替スイッチ14を介して外部商用
電源12に接続され得る。すなわち、充電時切替スイッ
チ14の一側への投入によって固定励磁巻線3aと外部
電源12とを直列に接続し、切替スイッチ14の他側へ
の投入にて外部電源12を切離すと共に励磁回路を形成
するものである。かかる構成にあってH−PM駆動時は
第2実施例と同様の動作であるが、充電時はスイッチン
グモード整流コンバータ4を介して充電が行なわれる。
【0011】図4は、他の実施例であり、安全性の面か
ら図3の例の如く商用電源12をバッテリに直接接続せ
ず、商用電源12を絶縁トランスを介して充電回路に接
続する構成を示している。図4に示す例では固定励磁巻
線3aを同一鉄心上のL1 、L2 の2巻線に分けて、一
方の巻線L1 に外部商用電源12を接続しておりこの巻
線L1 に対して直列にスイッチS2 ,S3 介して巻線L
2 が接続され、スイッチS1 の投入等によって巻線L1
2 を電磁結合させるようになっている。すなわち、H
−PM駆動時にスイッチS1 をオフ、スイッチS2 、S
3 をオンすることによる2巻線L1 2 が固定励磁巻線
3aとして働き、充電時には巻線L1 に商用電源12を
接続すると共にスイッチS1 をオン、スイッチS2 3
をオフすることによる巻線L1 とL2 とはトランスとし
て働き、二次側である巻線L2 の出力がコンバータに入
力されると共に巻線L1 2 の漏れリアクタンスが交流
リアクトルの代りとして動作する。この場合、2巻線L
1 2 の巻線比は任意に設定できるため商用入力電圧と
コンバータ出力電圧の関係を自由に設定することができ
る。また、図4に示す構成ではスイッチS2 、S3 によ
って2巻線L1 2 が直列接続されるものであるが、並
列接続することもできる。
【0012】また、図4の実施例でH−PM駆動時巻線
1 2 を固定励磁巻線3aとして使用したが、巻線L
1 は商用電源12の接続のみに用いて励磁巻線として用
いず、充電時は巻線L1 に商用電源を接続するだけでト
ランスとして動作するので、スイッチS1 2 3 を省
くことができる。
【0013】図1、2に示す整流器11は車載あるいは
別置きすることになるが、一般家庭において深夜電力を
利用して充電する場合は充電時間が長く電流が小さいた
め整流器11も小さく車載してもスペース的には問題と
ならない。また、整流器11は単相全波回路としている
が、多相又は単波整流器でもよい。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
効果がある。 1.励磁巻線電流制御用チョッパー回路を電池の充電器
として兼用するため、新たに車載充電器を設置する必要
が無くなり、小型で安価なシステムを構築できる。 2.特別な充電器なしで、一般家庭用の単相100Vあ
るいは200V電源で容易に充電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成図。
【図2】本発明の第2実施例の構成図。
【図3】本発明の第3実施例の構成図。
【図4】本発明の第4実施例の構成図。
【図5】従来の充電器の構成図。
【図6】従来の昇圧チョッパ回路構成図。
【符号の説明】
1 バッテリ 3 H−PM 3a 固定励磁巻線 4 4象限チョッパ回路 5 制御回路 10 開閉スイッチ 11 単相整流器 12 商用電源 13,14 切替スイッチ L1 2 巻線 S1 2 3 スイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源をインバータを介してモータの
    固定子巻線に接続すると共に上記インバータに対して並
    列接続された4象限チョッパ回路を介して上記モータの
    固定励磁巻線に接続する駆動系を有する電気自動車にお
    いて、 商用電源に接続される整流回路の直流出力の一方を開閉
    スイッチを介して上記固定励磁巻線に接続し上記整流回
    路の直流出力の他方を上記4象限チョッパ回路の直流電
    源接続端に接続したことを特徴とする電気自動車用充電
    器。
  2. 【請求項2】 直流電源をインバータを介してモータの
    固定子巻線に接続すると共に上記インバータに対して並
    列接続された4象限チョッパ回路を介して上記モータの
    固定励磁巻線に接続する駆動系を有する電気自動車にお
    いて、 上記4象限チョッパ回路と上記固定励磁巻線との間に切
    替スイッチを設け、この切替スイッチの一側の投入にて
    短絡し他側の投入して商用電源に接続され得る整流回路
    を上記固定励磁巻線と直列に接続することを特徴とする
    電気自動車用充電器。
  3. 【請求項3】 直流電源をインバータを介してモータの
    固定子巻線に接続すると共に上記インバータに対して並
    列接続された4象限チョッパ回路を介して上記モータの
    固定励磁巻線に接続する駆動系を有する電気自動車にお
    いて、 上記4象限チョッパ回路と上記固定励磁巻線との間に切
    替スイッチを設け、この切替スイッチの一側の投入にて
    短絡し他側の投入にて商用電源と直列に接続し得ること
    を特徴とする電気自動車用充電器。
  4. 【請求項4】 直流電源をインバータを介してモータの
    固定子巻線に接続すると共に上記インバータに対して並
    列接続された4象限チョッパ回路を介して上記モータの
    固定励磁巻線に接続する駆動系を有する電気自動車にお
    いて、 上記固定励磁巻線を複数巻線の全部又一部としてこの複
    数巻線相互を電磁結合可能とし、上記複数巻線のひとつ
    に商用電源を接続すると共に上記複数巻線の残りを変圧
    器二次側としたことを特徴とする電気自動車用充電器。
JP7029008A 1995-02-17 1995-02-17 電気自動車用充電器 Pending JPH08223706A (ja)

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Effective date: 20030304