JPH0888906A - 電気車用充電器 - Google Patents
電気車用充電器Info
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- JPH0888906A JPH0888906A JP6219808A JP21980894A JPH0888906A JP H0888906 A JPH0888906 A JP H0888906A JP 6219808 A JP6219808 A JP 6219808A JP 21980894 A JP21980894 A JP 21980894A JP H0888906 A JPH0888906 A JP H0888906A
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- JP
- Japan
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- capacitor
- voltage
- circuit
- battery
- pulsation
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- Pending
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、電気車の充電制御に関し、その目的
は、商用電源からのAC−DC電力変換における力率を
1にした制御を有したバッテリ充電制御が充電電流の脈
動を小さく、かつ質量を小さくすることにある。 【構成】コンデンサ電圧を電源とするDC−DCコンバ
ータは、共振用コンデンサとスイッチング素子を各2個
用いたハーフブリッジとして、高周波トランスの1次側
コイルを接続する。 【効果】高周波トランスで軽量化した。共振形コンバー
タの周波数を、ある範囲で加減したので力率1の制御に
よる電圧の変動に対しても、充電電流の脈動を小さくで
きた。
は、商用電源からのAC−DC電力変換における力率を
1にした制御を有したバッテリ充電制御が充電電流の脈
動を小さく、かつ質量を小さくすることにある。 【構成】コンデンサ電圧を電源とするDC−DCコンバ
ータは、共振用コンデンサとスイッチング素子を各2個
用いたハーフブリッジとして、高周波トランスの1次側
コイルを接続する。 【効果】高周波トランスで軽量化した。共振形コンバー
タの周波数を、ある範囲で加減したので力率1の制御に
よる電圧の変動に対しても、充電電流の脈動を小さくで
きた。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気車用充電器に係
り、特に電気車のバッテリを充電するに好適な電気車用
充電器に関したものである。
り、特に電気車のバッテリを充電するに好適な電気車用
充電器に関したものである。
【0002】
【従来の技術】商用電源より、電気車のバッテリを充電
する従来の技術として、特開平6− 30505 号公報があ
る。
する従来の技術として、特開平6− 30505 号公報があ
る。
【0003】これによれば、車両側にモータへの接続を
切り替えるコンタクタを必要とする。
切り替えるコンタクタを必要とする。
【0004】このコンタクタは、モータ電流の通電を可
能にするためかなりの大きさと質量になる。
能にするためかなりの大きさと質量になる。
【0005】その他商用電源を緊急に開放したいときが
あり商用電源にも、コンタクタを必要とする。
あり商用電源にも、コンタクタを必要とする。
【0006】これらを考えると、高周波化によるトラン
ス質量低減が総合的に、軽量化される場合がある。
ス質量低減が総合的に、軽量化される場合がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、商用電源か
らのAC−DC電力変換における力率を1にした制御を
有したバッテリ充電制御が充電電流の脈動を小さくかつ
質量を小さくすることである。
らのAC−DC電力変換における力率を1にした制御を
有したバッテリ充電制御が充電電流の脈動を小さくかつ
質量を小さくすることである。
【0008】力率1の制御を行うと、入力電力のエネル
ギーは、商用電源の周波数の2倍した正弦波となる。
ギーは、商用電源の周波数の2倍した正弦波となる。
【0009】普通、このエネルギーを大容量のコンデン
サ(コンデンサ容量をCとする)に蓄える。このときコ
ンデンサ電圧の平均値をVc,変動幅をdVcとすると
入力電力(電圧*電流)は、C*Vc*dVcに比例す
る。
サ(コンデンサ容量をCとする)に蓄える。このときコ
ンデンサ電圧の平均値をVc,変動幅をdVcとすると
入力電力(電圧*電流)は、C*Vc*dVcに比例す
る。
【0010】コンデンサ電圧の変動幅dVcは、バッテ
リ充電電流の脈動となる。それで充電電流の脈動を小さ
くするには、コンデンサ容量Cを大きくしてもよいがこ
れはスペースや質量を増加させる。
リ充電電流の脈動となる。それで充電電流の脈動を小さ
くするには、コンデンサ容量Cを大きくしてもよいがこ
れはスペースや質量を増加させる。
【0011】これらの質量を増加させないで、充電電流
の脈動を小さくするのが、本発明の目的である。
の脈動を小さくするのが、本発明の目的である。
【0012】
【課題を解決するための手段】コンデンサ電圧を電源と
するDC−DCコンバータは、共振用コンデンサとスイ
ッチング素子を各2個用いたハーフブリッジとして、高
周波トランスの1次側コイルを接続する。
するDC−DCコンバータは、共振用コンデンサとスイ
ッチング素子を各2個用いたハーフブリッジとして、高
周波トランスの1次側コイルを接続する。
【0013】共振用コンデンサと高周波トランスのリー
ケージインダクタンスや配線インダクタンスで共振回路
を構成させる。
ケージインダクタンスや配線インダクタンスで共振回路
を構成させる。
【0014】バッテリ充電電流を指令する指令装置、そ
して実際に流れている充電電流値を検出する電流セン
サ,指令値と電流センサからの充電電流値を比較し、指
令値に合うよう力率1の入力電流を加減し、充電電流の
平均値を指令値に合わせる。
して実際に流れている充電電流値を検出する電流セン
サ,指令値と電流センサからの充電電流値を比較し、指
令値に合うよう力率1の入力電流を加減し、充電電流の
平均値を指令値に合わせる。
【0015】周波数は、商用電源の周波数の2倍で、入
力電圧が0から正(あるいは負)電圧になる時点より余
弦波形にある値を加えた値とさせる。
力電圧が0から正(あるいは負)電圧になる時点より余
弦波形にある値を加えた値とさせる。
【0016】簡易には入力電圧波形の(−)極性にある
値を加えた周波数にする。
値を加えた周波数にする。
【0017】つまり、入力電圧波形に応じて決まる周波
数を与える。また完全に充電電流の脈動を無くすること
をさせない。これは、高周波トランスの通電制御におけ
るオフ時間が長くなると、バッテリ充電電流が断続し、
リップル電流が増大するからである。少々充電電流の脈
動が有ってもリップル電流の小さいほうが、ラジオノイ
ズが小さくなり、他機器への影響を小さくできる利点が
あるからである。
数を与える。また完全に充電電流の脈動を無くすること
をさせない。これは、高周波トランスの通電制御におけ
るオフ時間が長くなると、バッテリ充電電流が断続し、
リップル電流が増大するからである。少々充電電流の脈
動が有ってもリップル電流の小さいほうが、ラジオノイ
ズが小さくなり、他機器への影響を小さくできる利点が
あるからである。
【0018】
【作用】商用電源から力率1の入力電流を流すことによ
り、コンデンサ電圧は脈動する。一方、共振型DC−D
Cコンバータの電流は、入力電圧,周波数によって加減
される。
り、コンデンサ電圧は脈動する。一方、共振型DC−D
Cコンバータの電流は、入力電圧,周波数によって加減
される。
【0019】つまり、コンデンサ電圧が大きいときは周
波数を小さくしコンデンサ電圧が小さいときは周波数を
大きくすれば、電流の増減の差が小さくなる。
波数を小さくしコンデンサ電圧が小さいときは周波数を
大きくすれば、電流の増減の差が小さくなる。
【0020】そして、その周波数の特性は、入力電圧波
形に対応したものとしておく。商用電源は、普通50か
60Hzの正弦波であり、波形が0点を切り、立上り
(あるいは立下がり)点を検出し、DC−DCコンバー
タの周波数を時間関数で与える。
形に対応したものとしておく。商用電源は、普通50か
60Hzの正弦波であり、波形が0点を切り、立上り
(あるいは立下がり)点を検出し、DC−DCコンバー
タの周波数を時間関数で与える。
【0021】入力電力が変わり、コンデンサ電圧が変化
し、DC−DCコンバータの周波数を理想のものとし、
脈動電流が無くなる制御にすると、コンデンサ電圧波形
は、入力電力から計算した波形を右へ90度(電気角)
動かしたものとなる。このように周波数を変えると、コ
ンデンサ電圧波形は変わるので、このコンデンサ電圧波
形を用いて制御しない。
し、DC−DCコンバータの周波数を理想のものとし、
脈動電流が無くなる制御にすると、コンデンサ電圧波形
は、入力電力から計算した波形を右へ90度(電気角)
動かしたものとなる。このように周波数を変えると、コ
ンデンサ電圧波形は変わるので、このコンデンサ電圧波
形を用いて制御しない。
【0022】脈動電流が低減すると周波数を大きく脈動
電流が増加すると周波数を小さくするので、何もしない
一定周波数より充電電流の脈動が小さくなる。
電流が増加すると周波数を小さくするので、何もしない
一定周波数より充電電流の脈動が小さくなる。
【0023】
【実施例】以下本発明の内容を図1に従って説明する。
【0024】商用電源1から力率1制御回路2の交流リ
アクトル3を介しスイッチング素子(絶縁ゲートバイポ
ーラトランジスタ)IGBT1,IGBT2,ダイオー
ドD1,D2,コンデンサC1に接続し、(+)線4,
(−)線5に脈動を含んだ直流電圧となる。この直流電
圧は、スイッチング素子IGBT3,IGBT4とC2
−1,C2−2の共振コンデンサから構成されるハーフ
ブリッジ回路6の電源となり、高周波トランス7の1次
コイル8に通電する。
アクトル3を介しスイッチング素子(絶縁ゲートバイポ
ーラトランジスタ)IGBT1,IGBT2,ダイオー
ドD1,D2,コンデンサC1に接続し、(+)線4,
(−)線5に脈動を含んだ直流電圧となる。この直流電
圧は、スイッチング素子IGBT3,IGBT4とC2
−1,C2−2の共振コンデンサから構成されるハーフ
ブリッジ回路6の電源となり、高周波トランス7の1次
コイル8に通電する。
【0025】高周波トランス7の2次コイル9からダイ
オードD3,D4,D5,D6から構成されたダイオー
ドブリッジ10から直流リアクトル11,バッテリ12
に接続する。またダイオードブリッジ10と並列にC3
の出力コンデンサを接続する。
オードD3,D4,D5,D6から構成されたダイオー
ドブリッジ10から直流リアクトル11,バッテリ12
に接続する。またダイオードブリッジ10と並列にC3
の出力コンデンサを接続する。
【0026】バッテリ12の電流を検出する電流センサ
13のフィードバック信号と、通電の指令信号などより
力率1ゲート回路14からスイッチング素子IGBT
1,IGBT2をオン,オフさせる。
13のフィードバック信号と、通電の指令信号などより
力率1ゲート回路14からスイッチング素子IGBT
1,IGBT2をオン,オフさせる。
【0027】トランスドライブ回路15はハーフブリッ
ジ回路6のスイッチング素子IGBT3,IGBT4をオン,
オフさせる。
ジ回路6のスイッチング素子IGBT3,IGBT4をオン,
オフさせる。
【0028】測定用トランス16の1次コイル17は、
商用電源1に接続し絶縁された2次コイル18は、力率
1ゲート回路14に、3次コイル19は、トランスドラ
イブ回路15に接続する。力率1ゲート回路14では、
商用電源1の電圧波形と同じくなるように用いられる。
商用電源1に接続し絶縁された2次コイル18は、力率
1ゲート回路14に、3次コイル19は、トランスドラ
イブ回路15に接続する。力率1ゲート回路14では、
商用電源1の電圧波形と同じくなるように用いられる。
【0029】図2は、3次コイル19を含むトランスド
ライブ回路15の詳細図である。
ライブ回路15の詳細図である。
【0030】3次コイル19はダイオードD7,D8,
D9,D10からなるブリッジ出力を抵抗R1,R2で
分圧する。定電圧素子20の定電圧を定電圧線21に供
給し抵抗R4,R3で分圧し、この電圧と抵抗R1,R
2で分圧した電圧を加え電圧−周波数変換回路22の入
力とする。電圧−周波数変換回路22の出力は単安定マ
ルチバイブレータ(A)23に、単安定マルチバイブレー
タ(A)23の出力は単安定マルチバイブレータ(B)24
に印加される。単安定マルチバイブレータ(A)23およ
び単安定マルチバイブレータ(B)24の出力は各々スイ
ッチング素子IGBT3,IGBT4のゲート信号とす
る。
D9,D10からなるブリッジ出力を抵抗R1,R2で
分圧する。定電圧素子20の定電圧を定電圧線21に供
給し抵抗R4,R3で分圧し、この電圧と抵抗R1,R
2で分圧した電圧を加え電圧−周波数変換回路22の入
力とする。電圧−周波数変換回路22の出力は単安定マ
ルチバイブレータ(A)23に、単安定マルチバイブレー
タ(A)23の出力は単安定マルチバイブレータ(B)24
に印加される。単安定マルチバイブレータ(A)23およ
び単安定マルチバイブレータ(B)24の出力は各々スイ
ッチング素子IGBT3,IGBT4のゲート信号とす
る。
【0031】図3は電圧−周波数変換回路22とゲート
信号の動作を示す。
信号の動作を示す。
【0032】T2=T3とし(T2+T3)はt1ある
いはT1より小さくしておく。
いはT1より小さくしておく。
【0033】周波数の変化をt1からT1までと限定す
る。
る。
【0034】T2=T3とし高周波トランスのN極とS
極を1サイクルとして動作させ、鉄心の偏磁が生じない
ようにした。
極を1サイクルとして動作させ、鉄心の偏磁が生じない
ようにした。
【0035】図4は図1の動作を示す。
【0036】(a)は入力電圧を示す。(b)は力率1
の制御をしたときのエネルギー変化を示す。(c)は充
電電流を一定にしたときのコンデンサ電圧を示す。
(d)は周波数特性を実線の理想カーブで示す。点線で
示した近似カーブは、入力電圧を全波整流し極性を逆に
した波形である。図2はこの特性を有した回路である。
の制御をしたときのエネルギー変化を示す。(c)は充
電電流を一定にしたときのコンデンサ電圧を示す。
(d)は周波数特性を実線の理想カーブで示す。点線で
示した近似カーブは、入力電圧を全波整流し極性を逆に
した波形である。図2はこの特性を有した回路である。
【0037】図5は、別電源(補助バッテリ)を充電す
る回路を示す。
る回路を示す。
【0038】図1と同じ符号は、同一の作用を行う。
(+)線4,(−)線5からスイッチング素子IGBT
5,IGBT6,共振コンデンサC4−1,C4−2の
ブリッジでトランス25の1次コイル26に通電する。
2次コイル27,ダイオードD11,D12,D13,
D14,リアクトル28,コンデンサC5で図1に示し
た回路構成とする。そして別電源(補助バッテリ)29
を充電する。
(+)線4,(−)線5からスイッチング素子IGBT
5,IGBT6,共振コンデンサC4−1,C4−2の
ブリッジでトランス25の1次コイル26に通電する。
2次コイル27,ダイオードD11,D12,D13,
D14,リアクトル28,コンデンサC5で図1に示し
た回路構成とする。そして別電源(補助バッテリ)29
を充電する。
【0039】この動作タイミングを図6に示す。
【0040】入力電圧の大きいとき、つまり入力エネル
ギーが大きいときに、この回路を動作させる。このこと
は、図4のコンデンサ電圧の変動を小さくする効果があ
る。つまり、バッテリ12の充電電流の変動を小さくす
る。
ギーが大きいときに、この回路を動作させる。このこと
は、図4のコンデンサ電圧の変動を小さくする効果があ
る。つまり、バッテリ12の充電電流の変動を小さくす
る。
【0041】図7は充電電流の脈動を低減する別の回路
を示す。力率1制御回路2とハーフブリッジ回路6の
(+)線4の間に定電圧回路を設けたもので、トランジ
スタT1高周波リアクトル30,コンデンサC1−2,
ダイオードD15でスイッチングレグレータを構成す
る。そして、定電圧にして(+)一定電圧線31に供給
する。この回路を用いれば充電電流の脈動は無くなる。
を示す。力率1制御回路2とハーフブリッジ回路6の
(+)線4の間に定電圧回路を設けたもので、トランジ
スタT1高周波リアクトル30,コンデンサC1−2,
ダイオードD15でスイッチングレグレータを構成す
る。そして、定電圧にして(+)一定電圧線31に供給
する。この回路を用いれば充電電流の脈動は無くなる。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、次のような効果があ
る。高周波トランスで軽量化した。共振形コンバータの
周波数を、ある範囲で加減したので、力率1の制御によ
る電圧の変動に対しても、充電電流の脈動を小さくでき
た。
る。高周波トランスで軽量化した。共振形コンバータの
周波数を、ある範囲で加減したので、力率1の制御によ
る電圧の変動に対しても、充電電流の脈動を小さくでき
た。
【0043】高周波化により、コンデンサ容量やリアク
タの容量も低減でき、総合的な質量増加は少なくなっ
た。
タの容量も低減でき、総合的な質量増加は少なくなっ
た。
【図1】本発明からなる制御回路図である。
【図2】図1のブロック部の詳細回路図である。
【図3】図2の動作を説明する波形図である。
【図4】図1の動作を説明する波形図である。
【図5】本発明からなる別電源(補助バッテリ)充電の
制御回路図である。
制御回路図である。
【図6】図5の動作タイミングを示す図である。
【図7】本発明からなる充電電流の脈動を小さくする別
の回路図である。
の回路図である。
1…商用電源、2…力率1制御回路、3…交流リアクト
ル、4…(+)線、5…(−)線、6…ハーフブリッジ
回路、7…高周波トランス、8,17,26…1次コイ
ル、9,18,27…2次コイル,D1…ダイオード、
IGBT1…スイッチング素子(絶縁ゲートバイポーラ
トランジスタ)、C1…コンデンサ、C2−1,C2−
2…共振コンデンサ、C3…出力コンデンサ、10…ダ
イオードブリッジ、11…直流リアクトル、12…バッ
テリ、13…電流センサ、14…力率1ゲート回路、1
5…トランスドライブ回路、16…測定用トランス、1
9…3次コイル、20…定電圧素子、21…定電圧線、
22…電圧−周波数変換回路、23…単安定マルチバイ
ブレータ(A)、24…単安定マルチバイブレータ
(B)、25…トランス、28…リアクトル、29…補
助バッテリ、30…高周波リアクトル、31…(+)一
定電圧線、T1…トランジスタ。
ル、4…(+)線、5…(−)線、6…ハーフブリッジ
回路、7…高周波トランス、8,17,26…1次コイ
ル、9,18,27…2次コイル,D1…ダイオード、
IGBT1…スイッチング素子(絶縁ゲートバイポーラ
トランジスタ)、C1…コンデンサ、C2−1,C2−
2…共振コンデンサ、C3…出力コンデンサ、10…ダ
イオードブリッジ、11…直流リアクトル、12…バッ
テリ、13…電流センサ、14…力率1ゲート回路、1
5…トランスドライブ回路、16…測定用トランス、1
9…3次コイル、20…定電圧素子、21…定電圧線、
22…電圧−周波数変換回路、23…単安定マルチバイ
ブレータ(A)、24…単安定マルチバイブレータ
(B)、25…トランス、28…リアクトル、29…補
助バッテリ、30…高周波リアクトル、31…(+)一
定電圧線、T1…トランジスタ。
Claims (2)
- 【請求項1】商用電源を受け力率1の制御でコンデンサ
を充電する回路1次2次コイルを絶縁した高周波トラン
スを用い、上記コンデンサの電圧を電源とするDC−D
Cコンバータからなるバッテリの充電装置において、共
振用コンデンサとスイッチング素子とからなるハーフブ
リッジ回路を構成し、2次コイルはダイオードブリッジ
で結線して、この出力端子に出力コンデンサを接続する
とともに直流リアクトルを介してバッテリに接続したこ
とを特徴とする電気車用充電器。 - 【請求項2】請求項1において、コンデンサの端子から
電圧の脈動を低減する回路を有し、この出力電圧をDC
−DCコンバータの電源としたことを特徴とする電気車
用充電器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6219808A JPH0888906A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 電気車用充電器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6219808A JPH0888906A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 電気車用充電器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0888906A true JPH0888906A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16741364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6219808A Pending JPH0888906A (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 電気車用充電器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0888906A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011234527A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Bab-Hitachi Industrial Co | 作業車に搭載した蓄電池充電器の充電回路構造及び充電回路制御方法 |
JP2012222951A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Denso Corp | 充電装置 |
CN105960689A (zh) * | 2014-02-03 | 2016-09-21 | 韩国铁道技术研究院 | 利用漏磁通减少绕线法的谐振型功率转换器用变压器 |
-
1994
- 1994-09-14 JP JP6219808A patent/JPH0888906A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011234527A (ja) * | 2010-04-28 | 2011-11-17 | Bab-Hitachi Industrial Co | 作業車に搭載した蓄電池充電器の充電回路構造及び充電回路制御方法 |
JP2012222951A (ja) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Denso Corp | 充電装置 |
CN105960689A (zh) * | 2014-02-03 | 2016-09-21 | 韩国铁道技术研究院 | 利用漏磁通减少绕线法的谐振型功率转换器用变压器 |
CN105960689B (zh) * | 2014-02-03 | 2017-12-15 | 韩国铁道技术研究院 | 利用漏磁通减少绕线法的谐振型功率转换器用变压器 |
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