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CN104170204B - 电动机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用功率转换电路将电池(2)的直流电压转换成交流电压以驱动交流电动机(3)的电动机驱动装置。包括将多个在上下臂分别具有半导体开关元件(101)的支路并联连接而构成的全桥式电路(10)，在将该全桥式电路(10)与交流电源(1)连接的状态下经由变压器(21)及交流/直流转换电路(11)将从全桥式电路(10)输出的高频交流电压转换成直流电压，以对电池(2)进行充电。此外，在将交流电源(1)从全桥式电路(10)切断的状态下，利用全桥式电路(10)将电池(2)的直流电压转换成交流电压以提供给交流电动机(3)。由此，将电动机驱动用的功率转换电路也共用于电池充电，并能以高频驱动绝缘用的变压器(21)，实现装置整体的小型化、低成本化。

Description

电动机驱动装置
技术领域
本发明涉及例如装载于混合动力汽车(以下称为HEV)、电动汽车(以下称为EV)的电动机驱动装置，更详细而言，涉及具有电动机驱动用的电池的充电功能的电动机驱动装置。
背景技术
在以低碳社会为目标的国际形势背景下，汽车业界为了应对逐年加强的废气排放限制，正从利用汽油等燃料驱动内燃机以进行行驶的以往的汽车向能利用电能驱动电动机以进行行驶的HEV、EV转移。
HEV、EV装载大容量的电池，利用其电力驱动电动机以进行行驶，因此，包括对电池进行充电的车载用充电器、及用于利用电池的电力来驱动电动机的传动系统(powertrain)。
图11表示HEV、EV所使用的现有的车载用充电器及传动系统的结构例。
图11中，车载用充电器4包括功率因数控制电路(以下称为PFC电路)41、DC/AC转换器42、变压器43、整流电路44及电抗器45，利用DC/AC转换器42、变压器43、整流电路44及电抗器45构成绝缘型AC/DC转换器。此外，传动系统5由三相逆变器51构成。
另外，1是交流电源，2是电池，3是三相交流电动机。
对图11的动作进行简单说明，在电池2充电时，将外部的交流电源1与车载用充电器4连接。在此状态下，利用PFC电路41控制输入电流的功率因数，并利用上述DC/AC转换器42以后的电路来控制电池2的充电电流、功率、电压，以对电池2进行充电。另一方面，在车辆行驶时，利用逆变器电路51将电池2的直流电转换成交流电以驱动交流电动机3。
图11的现有技术中，由于将构成车载用充电器4的功率转换电路与构成传动系统5的功率转换电路分开设置，因此，成为电路的元器件数量变多、装置整体大型化、高成本化的原因。
因此，通过共用功率转换电路来实现小型化、低成本化的现有技术例如在专利文献1中有揭示。
图12是专利文献1所记载的现有技术的电路图。图12中，对具有与图11记载的结构要素相同的功能的结构要素标注同一标号。图12中，6是与电池2并联连接的电容器，7是一次侧施加有交流输入的变压器，8是与变压器7的二次侧连接的滤波器，9是设置在交流电动机3的输入侧的切断连接器。
图12的电路中，在将切断连接器9打开的状态下，将交流输入经由变压器7及滤波器8施加给逆变器51，利用其AC/DC转换动作对电池2进行充电。此外，在交流电动机3运转时，在将切断连接器9连接的状态下，利用逆变器51将电池2的直流电转换成交流电，以提供给交流电动机3。
在该现有技术中，通过将电动机驱动用的逆变器51也用作为电池2的充电器，从而简化电路结构，实现装置整体的小型化、低成本化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3477850号公报([0007]～[0010]段、图2等)
发明内容
发明所要解决的技术问题
图11的现有技术中，如上所述难以实现装置整体的小型化、低成本化，相反地，通过利用DC/AC转换器42以数十kHz的高频驱动变压器43，能实现变压器43的小型化。
与此相对，图12所示的现有技术中，通过使逆变器51在驱动交流电动机3时和电池2充电时共用，能实现装置整体的小型化等。
然而，图12的电路结构中，为了将交流输入与电池2绝缘，在交流输入部中利用变压器7。在此情况下，若对交流输入利用商用电源，则电源频率为数十Hz左右，因此，变压器7成为低频规格，难以实现小型化。
因此，本发明的目的在于提供一种电动机驱动装置，其通过共用电动机驱动用的功率转换电路和电池充电用的功率转换电路，并以高频驱动绝缘用的变压器，从而可实现装置整体的小型化、低成本化。
解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明是利用功率转换电路将电池的直流电压转换成交流电以驱动交流电动机的电动机驱动装置，上述功率转换电路将多个在上下臂分别具有半导体开关元件的支路并联连接而构成。
然后，在将该功率转换电路与交流电源连接的状态下经由变压器及交流/直流转换电路将从功率转换电路输出的交流电压转换成直流电压，利用该直流电压对电池进行充电。此外，在将交流电源从功率转换电路切断的状态下，利用功率转换电路将电池的直流电压转换成交流电压以提供给交流电动机，从而驱动交流电动机。
本发明中使用的功率转换电路将例如4个在上下臂具有半导体开关元件的支路并联连接而构成。然后，通过使该4个支路中的3个支路作为逆变器进行动作，从而将电池作为电源来驱动三相交流电动机。此外，在电池充电时，例如利用2个支路进行交流/直流转换动作，利用剩余的2个支路进行直流/交流转换动作，从而生成高频交流电压，利用变压器及交流/直流转换电路将该高频交流电压转换成直流电压以获得充电电力。
此外，本发明还包含由电动机/发电机构成交流电动机、或者将电池的直流电压进行升压之后转换成交流电压以驱动交流电动机的系统。
发明效果
根据本发明，能将用于获得以电池作为电源而施加给交流电动机的施加电压的功率转换电路的部分支路与用于从交流电源获得规定频率的高频交流电压的功率转换电路的支路共用。即，本发明中，驱动交流电动机时，利用所述功率转换电路将电池的直流电压转换成交流电压以提供给交流电动机，在电池充电时，利用所述功率转换电路来改善功率因数，并将生成的高频交流电压经由变压器进行AC/DC转换以提供给电池。
通过上述动作，能使绝缘用的变压器小型化，有效利用功率转换电路的支路，能实现电路结构的简化、装置整体的小型化、低成本化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的电路图。
图2是表示本发明的实施方式2的电路图。
图3是本发明的实施方式2中电池充电时的全桥式电路的简要等效电路图。
图4是表示本发明的实施方式2中电池充电时的变压器一次侧电压及各支路的开关函数的图。
图5是本发明的实施方式2中电池充电时的控制电路的结构图。
图6是表示本发明的实施方式3的电路图。
图7是表示本发明的实施方式4的电路图。
图8是应用本发明的实施方式5的主要部分的电路图。
图9是应用本发明的实施方式5的主要部分的电路图。
图10是应用本发明的实施方式5的主要部分的电路图。
图11是由车载用充电器及传动系统构成的现有技术的电路图。
图12是专利文献1所记载的现有技术的电路图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的实施方式1的电路图。图1中，对与图11、图12的结构要素相同的结构要素标注相同标号，以下，以与图11、图12不同的部分为中心来进行说明。
电池2与由开关SC1、SC2构成的第3开关电路20c及电容器23b并联连接。在电容器23b的两端连接有作为功率转换电路的全桥式电路10的正负直流端子，该全桥式电路10将在上下臂具有IGBT等半导体开关元件101的4个支路LegA、LegB、LegC、LegD全部并联连接而构成。
3个支路LegA、LegB、LegC的交流端子(各支路的上下臂的连接点)经由由开关SA1、SA2、SA3构成的第1开关电路20a连接到三相交流电动机3。此外，支路LegB、LegC的交流端子经由由开关SB1、SB2构成的第2开关电路20b、电抗器22a及电容器23a连接到单相的交流电源1。
并且，支路LegD、LegA的交流端子(各支路的上下臂的连接点)连接到变压器21的一次绕组，其二次绕组经由由二极管桥构成的AC/DC转换电路11及电抗器22b连接到电池2的两端。
接下来，说明该实施方式的动作。
在对电池2进行充电的情况下，将第2开关电路20b接通，将外部的交流电源1连接到支路LegB、LegC的交流输入输出端子。此时，将第1开关电路20a关断，将交流电动机3从全桥式电路10切断。此外，将第3开关电路20c关断，使得处于从全桥式电路10经由变压器21、AC/DC转换电路11、电抗器22b向电池2提供能量的状态。
在此状态下，通过使全桥式电路10的支路LegB、LegC的开关元件101进行接通关断动作，从而利用这些支路LegB、LegC进行功率因数控制，并将交流电源1的交流电压转换成直流电压。该直流电压施加到支路LegA、LegD的并联电路的两端。
支路LegA、LegD中，通过使开关元件101进行接通关断动作，从而将直流电压转换成所希望的频率的脉冲状高频交流电压，以施加给变压器21的一次侧。然后，根据变压器21的匝数比，利用AC/DC转换电路11将输出到二次侧的高频交流电压转换成直流电压，并经由电抗器22b施加给电池2，从而对电池2进行充电。
另一方面，在利用电池2所储蓄的直流电驱动交流电动机3以进行行驶的情况下，将开关电路20a接通，并将开关电路20b关断，此外，将开关电路20c接通。由此，将电池2的直流电压施加给全桥式电路10的正负直流端子。
在此状态下，通过使全桥式电路10的支路LegA、LegB、LegC的开关元件101进行接通关断动作，从而使这些支路LegA、LegB、LegC作为三相逆变器进行动作。由此，将电池2的直流电压转换成所希望的频率的三相交流电压以施加给电动机3，从而驱动交流电动机3。
另外，在驱动交流电动机3的情况下，为了防止因支路LegA的开关而导致向变压器21的一次侧施加电压，需要使支路LegD以与支路LegA相同的模式进行接通关断。
根据该实施方式1，在电池2充电时利用支路LegB、LegC来改善功率因数并进行AC/DC转换，此外，通过使支路LegA、LegD进行DC/AC转换动作，从而可获得高频的交流电压。因此，与图12的现有技术相比，能实现变压器21的小型化。
此外，由于支路LegA兼用作向变压器21的一次侧提供交流电压的DC/AC转换电路的部分支路、和驱动交流电动机3的逆变器的部分支路，因此，可通过削减元器件数量来实现结构的简化、装置的小型化及低成本化。
接下来，图2是表示本发明的实施方式2的电路图。图2中，对与图1的结构要素相同的结构要素标注相同标号，以下，以与图1不同的部分为中心来进行说明。
该实施方式中，在交流电源1的两端与电容器23a的两端之间连接有第2开关电路20b，在电容器23a和电抗器22a的串联电路、与作为功率转换电路的全桥式电路10A的直流端子之间连接有PFC电路12。
另外，全桥式电路10A由在上下臂具有IGBT作为半导体开关元件101的3个支路LegA、LegB、LegC、及在上下臂具有MOSFET作为半导体开关元件102的支路LegE构成。此处，对于支路LegE的开关元件102为MOSFET的理由将在后面阐述。
在支路LegA、LegB、LegC的交流端子与交流电动机3之间连接的第4开关电路20d除了包括将支路LegA的交流端子与交流电动机3连接的开关SD1之外，还包括选择性地进行支路LegA、LegB的交流端子彼此的短路动作和将支路LegB的交流端子与交流电动机3连接的动作的开关SD2、及选择性地进行支路LegB、LegC的交流端子彼此的短路动作和将支路LegC的交流端子与交流电动机3连接的动作的开关SD3。
接下来，说明该实施方式的动作。
在电池2充电时，使开关电路20d的开关SD1、SD2、SD3的状态处于将全桥式电路10A与交流电动机3切断、且将全桥式电路10A的支路LegA、LegB、LegC的交流端子彼此短路的状态。此外，将开关电路20b接通，使得能将交流电源1的能量提供给PFC电路12，并且，将开关电路20c关断，使得处于从全桥式电路10A经由变压器21、AC/DC转换电路11向电池2提供能量的状态。
在此状态下，利用PFC电路12控制功率因数，并且，将交流电源1的交流电压转换成直流电压，利用支路LegA～LegE将该直流电压转换成所希望的频率的脉冲状高频交流电压，以施加给变压器21的一次侧。然后，根据变压器21的匝数比，利用AC/DC转换电路11将输出到二次侧的高频交流电压转换成直流电压，并经由电抗器22b施加给电池2，从而对电池2进行充电。
另一方面，在利用电池2所储蓄的直流电驱动交流电动机3以进行行驶的情况下，使开关电路20d的开关SD1、SD2、SD3的状态处于解除支路LegA、LegB、LegC的交流端子彼此的短路而与交流电动机3连接的状态。此外，将开关电路20b关断并将开关电路20c接通，处于从电池2经由全桥式电路10A的支路LegA、LegB、LegC向交流电动机3提供能量的状态。
在此状态下，通过使支路LegA、LegB、LegC的开关元件101进行接通关断动作，从而使这些支路LegA、LegB、LegC作为三相逆变器进行动作。由此，将电池2的直流电压转换成所希望的频率的三相交流电压以施加给交流电动机3，从而驱动交流电动机3。
另外，与实施方式1同样，在驱动交流电动机3的情况下，为了防止因支路LegA的开关而导致向变压器21的一次侧施加电压，需要使支路LegE以与支路LegA相同的模式进行接通关断。
在该实施方式2中，也可与实施方式1同样地实现变压器21的小型化。
此外，由于支路LegA兼用作向变压器21的一次侧提供交流电压的DC/AC转换电路的部分支路、和驱动交流电动机3的逆变器的部分支路，因此，可实现电路结构的简化、装置的小型化及低成本化。
图3是实施方式2中利用外部的交流电源1对电池2进行充电的情况下的全桥式电路10A的简要等效电路图。
在电池2充电时，开关电路20d处于将全桥式电路10A与交流电动机3切断、且将支路LegA、LegB、LegC的交流端子彼此短路的状态。即，如图3所示，在变压器21的一次侧连接有由将支路LegA、LegB、LegC并联连接而成的合成支路、及支路LegE构成的全桥式电路10A。
图4示出利用上述全桥式电路10A来对变压器21的一次侧施加电压时的施加电压VTR1、与LegA、LegB、LegC、LegE的开关函数SLegA、SLegB、SLegC、SLegE之间的关系。此处，若设各支路的上臂侧的开关元件为Qup，下臂侧的开关元件为QLow，则开关函数＝1时，表示该支路的开关元件Qup接通、开关元件QLow关断的状态，开关函数＝0时，表示该支路的开关元件Qup、QLow均关断的状态，开关函数＝-1时，表示该支路的开关元件Qup关断、开关元件QLow接通的状态。
由图4可知，在该实施方式中，作为用于对变压器21施加所希望的电压VTR1的开关动作，使支路LegA、LegB、LegC交替动作，以使得交流端子彼此短路的支路LegA、LegB、LegC的动作频率为电压VTR1的频率的1/3。
换言之，在利用第4开关电路20d使全桥式电路10A的支路LegA、LegB、LegC的交流端子彼此短路以与变压器21的一次侧的一端连接时，将支路LegA、LegB、LegC、LegE的各开关元件进行开关，以使得该交流端子的输出电压的频率与和变压器21的一次侧的另一端连接的其他支路LegE的交流端子的输出电压的频率一致。这种开关动作例如可利用图5所示的控制电路来实现。
即，图5中，利用比较器30a、30b，将用于使全桥式电路10A动作的占空比指令值Duty*与两种载波(Carrier1，Carrier2)进行比较，生成两个开关脉冲信号，将其中一方作为支路LegE的驱动脉冲(PulseE)，将另一方输入到输出对象选择单元31。此处，载波(Carrier1，Carrier2)的频率与电压VTR1相等，相位彼此相差180°。
输出对象选择单元31例如具有与多路信号分离器相同的功能，根据输出对象选择信号(Select Signal)，将输入信号(比较器30b的输出信号)的输出对象分配为A、B、C中的任一个。输出对象选择单元31的输出A、B、C分别作为支路LegA、LegB、LegC的驱动脉冲(PulseA，Pulse B，Pulse C)，输出对象选择信号(Select Signal)以驱动脉冲(Pulse A，Pulse B，Pulse C)实现图4所示的开关函数SLegA、SLegB、SLegC、SLegE的状态的方式来提供。
此处，通过使支路LegE的开关元件102为MOSFET，从而即使支路LegA、LegB、LegC的开关元件101为IGBT，也能使给变压器21的一次侧的施加电压为与MOSFET的动作频率相同频率的高频电压，能实现变压器21的小型化。
接下来，图6是表示本发明的实施方式3的电路图。该实施方式涉及具有多台、例如2台电动机/发电机的系统。此处，电动机/发电机是具有交流电动机及交流发电机这两种功能的旋转电机。
在图6所示的实施方式3中，首先，连接第1电动机/发电机4a，以代替图2的交流电动机3。此外，第2电动机/发电机4b经由第1开关电路20a连接作为功率转换电路的全桥式电路10B的交流端子。该全桥式电路10B与全桥式电路10A同样，由支路LegA、LegB、LegC构成，全桥式电路10B的直流端子与电容器23b的两端连接。
此外，交流电源1的两端与电抗器22a及电容器23a连接，将这些串联电路的两端经由第2开关电路20b分别与开关SA2、SA3的各一端(全桥式电路10B侧的各一端)连接。该实施方式3中，去除图2中的PFC电路12。
另外，虽未图示，但也可以构成为将多个由全桥式电路10B、开关电路20a及电动机/发电机4b组合而成的电路与全桥式电路10A并联连接，整体上驱动3台以上的电动机/发电机。
以下，说明该实施方式的动作。
在利用交流电源1对电池2进行充电的情况下，使第4开关电路20d处于将全桥式电路10A与第1电动机/发电机4a切断、且支路LegA、LegB、LegC的交流端子彼此短路的状态。此外，将第1开关电路20a关断，将全桥式电路10B与第2电动机/发电机4b切断，将第2开关电路20b接通，使得处于能将能量从交流电源1提供给全桥式电路10B的状态。此外，将第3开关电路20c关断，从而使得处于从全桥式电路10A经由变压器21、AC/DC转换电路11、电抗器22b向电池2提供能量的状态。
在此状态下，利用全桥式电路10B控制功率因数，并且，将交流电源1的交流电压转换成直流电压，利用全桥式电路10A的支路LegA～LegE将该直流电压转换成所希望的频率的脉冲状高频交流电压，以施加给变压器21的一次侧。然后，根据匝数比，利用AC/DC转换电路11将输出到变压器21的二次侧的高频交流电压转换成直流电压，以对电池2进行充电。
此时，全桥式电路10A的支路LegA、LegB、LegC、LegE的开关函数如图4说明的那样提供即可。
另一方面，在利用电池2所储蓄的直流电驱动电动机/发电机4a、4b以进行行驶的情况下，利用开关电路20d解除全桥式电路10A的支路LegA、LegB、LegC的交流端子彼此的短路状态，并将这些交流端子与电动机/发电机4a连接。此外，在将开关电路20a接通的同时将开关电路20b关断，且将开关电路20c接通。
由此，处于使得从电池2经由全桥式电路10A、10B向电动机/发电机4a、4b提供能量，且能将电动机/发电机4a、4b产生的能量向电池2提供(再生)的状态。
在此状态下，使全桥式电路10A、10B作为三相逆变器进行动作，将电池2的直流电压转换成所希望的三相交流电压以驱动交流电动机(电动机/发电机4a、4b)。此外，通过使全桥式电路10A、10B进行三相整流动作，将由交流发电机(电动机/发电机4a、4b)产生的三相交流电压转换成直流电压以提供给电池2，从而也能对电池2进行充电。
另外，同上，在将电动机/发电机4a作为交流电动机来驱动的情况下，为了防止因支路LegA的开关而导致向变压器21的一次侧施加电压，需要使支路LegE以与支路LegA相同的模式进行接通关断。
接下来，图7是表示本发明的实施方式4的电路图。
该实施方式4是对图1所示的实施方式1进行部分改良后得到的，以下以与图1不同的部分为中心来进行说明。
图7中，作为第1功率转换电路的全桥式电路10B是从图1的全桥式电路10中去除支路LegD后的电路。此外，13是作为由将2个半导体开关元件101串联连接得到的支路构成的升压用的第2功率转换电路的DC/DC转换电路。该DC/DC转换电路13与全桥式电路10B的支路LegA、LegB、LegC及电容器23b并联连接。
此外，DC/DC转换电路13的上下臂的连接点经由电抗器22c连接到第3开关电路20c的开关SC1的一端，并连接到变压器21的一次绕组的一端。而且，变压器21的一次绕组的另一端连接到支路LegA的上下臂的连接点。
在变压器21的二次侧经由电抗器22b连接有由开关SE1、SE2构成的第5开关电路20e，该开关电路20e连接到电池2的两端。
以下，说明该实施方式4的动作。
在利用外部的交流电源1对电池2进行充电的情况下，与实施方式1同样，将第2开关电路20b接通，将第1开关电路20a、第3开关电路20c关断。除此之外，实施方式4中，将第5开关电路20e接通。
在此状态下，利用全桥式电路10B的支路LegB、LegC的开关动作进行功率因数控制，且将交流电源1的交流电压转换成直流电压。利用支路LegA及DC/DC转换电路13的支路的开关动作，将该直流电压转换成所希望的频率的脉冲状高频交流电压，以施加给变压器21的一次侧。由此，根据匝数比，利用AC/DC转换电路11将输出到变压器21的二次侧的高频交流电压转换成直流电压，并经由电抗器22b及开关电路20e提供给电池2，从而对电池2进行充电。
另一方面，在利用电池2所储蓄的直流电驱动交流电动机3以进行行驶的情况下，与实施方式1同样，将开关电路20a接通，并将开关电路20b关断，将开关电路20c接通。此外，实施方式4中，将开关电路20e关断。
在此状态下，通过使DC/DC转换电路13进行斩波动作，来将电池2的电压进行升压以施加给全桥式电路10B的直流输入端子，使全桥式电路10B的支路LegA、LegB、LegC作为三相逆变器进行动作，从而将直流电压转换成所希望的频率的三相交流电压，并经由开关电路20a驱动交流电动机3。
该实施方式4中，也在电池2充电时利用支路LegB、LegC进行AC/DC转换，能利用支路LegA及DC/DC转换电路13的支路的开关动作来获得高频交流电压。所以，能实现变压器21的小型化。
此外，由于支路LegA兼用作向变压器21的一次侧提供交流电压的DC/AC转换电路的部分支路、和驱动交流电动机3的逆变器的部分支路，因此，可实现电路结构的简化、装置的小型化及低成本化。
接下来，说明本发明的实施方式5。
上述实施方式1～实施方式4是使用了单相交流电源1的情况下的实施方式，但该实施方式5是使用三相交流电源1a的情况下的实施方式。
首先，图8是使用三相交流电源1a以代替图1的实施方式1中的单相交流电源1的示例。在此情况下，通过对图1的全桥式电路10追加支路LegF以构成全桥式电路10C，从而能与三相交流电源1a对应。另外，图8中，20b1是由开关SB1～SB3构成的第2开关电路，22d是电抗器，23d是电容器。
接下来，图9是使用三相交流电源1a以代替图2的实施方式2中的单相交流电源1的示例。在此情况下，PFC电路12的交流输入侧全部成为与三相交流电源1a相对应的结构。
图10是使用三相交流电源1a以代替图6的实施方式3中的单相交流电源1的示例。在此情况下，全桥式电路10B为三相输入规格，在对电池2进行充电时，通过使全桥式电路10B作为PFC电路进行动作，从而能与三相交流电源1a对应。
另外，图8～图10的电路中，电池2充电时的动作及交流电动机3或电动机/发电机4b驱动时的动作可容易从实施方式1～3类推得到，因此省略说明。
此外，各实施方式中，对驱动三相交流电动机的情况进行了说明，但在驱动单相交流电动机的情况下，通过将开关电路20a、20d等变更为单相规格的电路，此外，在实施方式2及实施方式3中，将构成电动机驱动用的逆变器的全桥式电路中的1个支路(例如支路LegC)去除，从而能适用本发明。
工业上的实用性
本发明可用作为以装载于HEV、EV的情况为代表的、具有电动机驱动用的电池的充电功能的各种电动机驱动装置。
标号说明
1，1a：交流电源
2：电池
3：交流电动机
4a，4b：电动机/发电机
10，10A，10B，10C：全桥式电路
11：AC/DC转换电路
12：PFC电路
13：DC/DC转换电路
20a，20b，20b1，20c，20d，20e：开关电路
21：变压器
22a，22b，22c，22d：电抗器
23a，23b，23c，23d：电容器
30a，30b：比较器
31：输出对象选择单元
101，102：半导体开关元件
LegA，LegB，LegC，LegD，LegE，LegF：支路
SA1～SA3，SB1～SB3，SC1，SC2，SD1～SD3，SE1，SE2：开关

Claims (7)

1.一种电动机驱动装置，该电动机驱动装置利用功率转换电路将电池的直流电压转换成交流电压以驱动交流电动机，其特征在于，包括：
功率转换电路，该功率转换电路将多个在上下臂分别具有半导体开关元件的支路并联连接而构成；
第1开关电路，该第1开关电路连接在构成所述功率转换电路的多个支路的交流端子与所述交流电动机之间；
第2开关电路，该第2开关电路连接在构成所述功率转换电路的多个支路的交流端子与交流电源之间；
第3开关电路，该第3开关电路连接在所述电池与所述功率转换电路的直流端子之间；
变压器，该变压器的一次侧连接在构成所述功率转换电路的2个支路的交流端子之间；以及
交流/直流转换电路，该交流/直流转换电路与所述变压器的二次侧连接，在一对输出端子间连接所述电池，
在将第1、第3开关电路关断、第2开关电路接通的状态下，将所述交流电源的交流电压提供给所述功率转换电路以生成高频交流电压，经由所述变压器及所述交流/直流转换电路将该高频交流电转换成直流电压以提供给所述电池，从而对所述电池进行充电，
在将第1、第3开关电路接通、第2开关电路关断的状态下，利用所述功率转换电路将所述电池的直流电压转换成交流电压以提供给所述交流电动机，
使构成所述功率转换电路的部分支路在对所述电池进行充电时的直流/交流转换动作、及驱动所述交流电动机时的直流/交流转换动作中共用。
2.一种电动机驱动装置，该电动机驱动装置利用功率转换电路将电池的直流电压转换成交流电压以驱动交流电动机，其特征在于，包括：
功率转换电路，该功率转换电路将多个在上下臂分别具有半导体开关元件的支路并联连接而构成；
第4开关电路，该第4开关电路设置在构成所述功率转换电路的多个支路的交流端子与所述交流电动机之间，能使所述多个支路的交流端子彼此短路，或使这些交流端子与所述交流电动机连接；
第2开关电路，该第2开关电路经由功率因数控制电路连接在所述功率转换电路的直流端子与交流电源之间；
第3开关电路，该第3开关电路连接在所述电池与所述功率转换电路的直流端子之间；
变压器，该变压器的一次侧连接在交流端子彼此由第4开关电路短路的所述多个支路的该交流端子与其他支路的交流端子之间；以及
交流/直流转换电路，该交流/直流转换电路与所述变压器的二次侧连接，在一对输出端子间连接所述电池，
在将第2开关电路接通并将第3开关电路关断、且利用第4开关电路将所述多个支路的交流端子彼此短路的状态下，经由所述功率因数控制电路并利用所述功率转换电路将所述交流电源的交流电压转换成高频交流电压，经由所述变压器及所述交流/直流转换电路将该高频交流电压转换成直流电压以提供给所述电池，从而对所述电池进行充电，
在将第2开关电路关断并将第3开关电路接通、且利用第4开关电路将所述多个支路的交流端子与所述交流电动机连接的状态下，利用所述功率转换电路将所述电池的直流电压转换成交流电压以提供给所述交流电动机，使构成所述功率转换电路的部分支路在对所述电池进行充电时的直流/交流转换动作、及驱动所述交流电动机时的直流/交流转换动作中共用。
3.如权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在利用第4开关电路使所述功率转换电路的多个支路的交流端子彼此短路并与所述变压器的一次侧的一端连接时，对所述功率转换电路的各支路的半导体开关元件进行开关，以使得该交流端子的输出电压的频率与和所述变压器的一次侧的另一端连接的其他支路的交流端子的输出电压的频率一致。
4.一种电动机驱动装置，该电动机驱动装置利用功率转换电路将电池的直流电压转换成交流电压以驱动多台交流电动机，所述交流电动机由也能作为交流发电机进行动作的电动机/发电机构成，其特征在于，包括：
多个功率转换电路，该多个功率转换电路将多个在上下臂分别具有半导体开关元件的支路并联连接而构成；
第4开关电路，该第4开关电路设置在构成所述多个功率转换电路中的一个功率转换电路的多个支路的交流端子与一个电动机/发电机之间，能使所述多个支路的交流端子彼此短路，或使这些交流端子与一个电动机/发电机连接；
第2开关电路，该第2开关电路连接在构成所述多个功率转换电路中的其他功率转换电路的多个支路的交流端子与交流电源之间；
第1开关电路，该第1开关电路连接在构成所述其他功率转换电路的多个支路的交流端子与其他电动机/发电机之间；
第3开关电路，该第3开关电路连接在所述电池与所述一个功率转换电路的直流端子之间；
变压器，该变压器的一次侧连接在交流端子彼此由第4开关电路短路的所述多个支路的该交流端子与其他支路的交流端子之间；
交流/直流转换电路，该交流/直流转换电路与所述变压器的二次侧连接，在一对输出端子间连接所述电池，
在将第1、第3开关电路关断并将第2开关电路接通、且利用第4开关电路将所述多个支路的交流端子彼此短路的状态下，利用所述其他功率转换电路将所述交流电源的交流电压转换成直流电压之后，利用所述一个功率转换电路将其转换成高频交流电压，经由所述变压器及所述交流/直流转换电路将该高频交流电压转换成直流电压以提供给所述电池，从而对所述电池进行充电，
在将第2开关电路关断并将第1、第3开关电路接通、且利用第4开关电路将所述多个支路的交流端子与所述一个电动机/发电机连接的状态下，利用所述一个功率转换电路及所述其他功率转换电路将所述电池的直流电压转换成交流电压以提供给各电动机/发电机，
使构成所述功率转换电路的部分支路在对所述电池进行充电时的直流/交流转换动作、及驱动所述交流电动机时的直流/交流转换动作中共用。
5.如权利要求4所述的电动机驱动装置，其特征在于，
在利用第4开关电路使所述一个功率转换电路的多个支路的交流端子彼此短路并与所述变压器的一次侧的一端连接时，对所述一个功率转换电路的各支路的半导体开关元件进行开关，以使得该交流端子的输出电压的频率与和所述变压器的一次侧的另一端连接的其他支路的交流端子的输出电压的频率一致。
6.一种电动机驱动装置，该电动机驱动装置利用功率转换电路将电池的直流电压转换成交流电压以驱动交流电动机，其特征在于，包括：
第1功率转换电路，该第1功率转换电路将多个在上下臂分别具有半导体开关元件的支路并联连接而构成；
升压用的第2功率转换电路，该升压用的第2功率转换电路由在上下臂分别具有半导体开关元件的单一支路构成，并与第1功率转换电路并联连接；
第1开关电路，该第1开关电路连接在构成第1功率转换电路的多个支路的交流端子与所述交流电动机之间；
第2开关电路，该第2开关电路连接在构成第1功率转换电路的多个支路的交流端子与交流电源之间；
第3开关电路，该第3开关电路连接在所述电池与第2功率转换电路之间；
变压器，该变压器的一次侧连接在第1功率转换电路的1个支路的上下臂连接点与第2功率转换电路的上下臂连接点之间；
与所述变压器的二次侧连接的交流/直流转换电路；以及
第5开关电路，该第5开关电路连接在所述交流/直流转换电路的输出侧与所述电池之间，
在将第1、第3开关电路关断、第2、第5开关电路接通的状态下，将所述交流电源的交流电压提供给第1功率转换电路，利用第1功率转换电路的1个支路和第2功率转换电路的直流/交流转换动作来生成高频交流电压，经由所述变压器及所述交流/直流转换电路将该高频交流电压转换成直流电压以提供给所述电池，从而对所述电池进行充电，
在将第1、第3开关电路接通、第2、第5开关电路关断的状态下，利用第2功率转换电路将所述电池的直流电压进行升压之后，利用第1功率转换电路将其转换成交流电压以提供给所述交流电动机，
使构成第1功率转换电路的部分支路在对所述电池进行充电时的直流/交流转换动作、及驱动所述交流电动机时的直流/交流转换动作中共用。
7.如权利要求1、2、4或6中任一项所述的电动机驱动装置，其特征在于，
所述交流电源是单相电源或三相电源。
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