JP3309526B2 - 電気自動車の充電装置 - Google Patents
電気自動車の充電装置Info
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池を電源とし、
インバータを介して交流電動機により車輪を駆動する電
気自動車における二次電池の充電装置に関する。
インバータを介して交流電動機により車輪を駆動する電
気自動車における二次電池の充電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、電気自動車のパワートレインと
充電装置を示す公知例である。図において、１００は電
気自動車、１は二次電池、２は主スイッチ、３はヒュー
ズ、４は回生機能を持つ電力変換器としての三相のイン
バータ、５は交流電動機、６はインバータ４と交流電動
機５間の接続線、７は差動装置、８１，８２は車輪を示
しており、交流電動機５の回転は差動装置７により減速
されて車輪８１，８２に各々伝えられる。上記インバー
タ４は、二次電池１の直流電力を交流電力に逆変換し、
交流電動機５のトルクと回転数とを制御している。
充電装置を示す公知例である。図において、１００は電
気自動車、１は二次電池、２は主スイッチ、３はヒュー
ズ、４は回生機能を持つ電力変換器としての三相のイン
バータ、５は交流電動機、６はインバータ４と交流電動
機５間の接続線、７は差動装置、８１，８２は車輪を示
しており、交流電動機５の回転は差動装置７により減速
されて車輪８１，８２に各々伝えられる。上記インバー
タ４は、二次電池１の直流電力を交流電力に逆変換し、
交流電動機５のトルクと回転数とを制御している。
【０００３】電気自動車１００の力行時には、インバー
タ４による直流から交流への逆変換によって電力は二次
電池１からインバータ４を介して交流電動機５に加えら
れ、車輪８１，８２すなわち車体を駆動する。制動時に
は力行時とは逆に、インバータ４による交流から直流へ
の順変換により、車体の運動エネルギーは車輪８１，８
２、交流電動機５、インバータ４を介して直流電力とし
て二次電池１に回生される。
タ４による直流から交流への逆変換によって電力は二次
電池１からインバータ４を介して交流電動機５に加えら
れ、車輪８１，８２すなわち車体を駆動する。制動時に
は力行時とは逆に、インバータ４による交流から直流へ
の順変換により、車体の運動エネルギーは車輪８１，８
２、交流電動機５、インバータ４を介して直流電力とし
て二次電池１に回生される。
【０００４】さて、二次電池を電源とする電気自動車
は、電池の蓄積エネルギーが有限であるため適宜に電池
を充電することが必要である。すなわち、電気自動車を
使用するためには二次電池の充電動作と充電装置とが不
可欠になる。図３において、３００は充電装置であり、
電気自動車１００の二次電池１に接続された充電用直流
コネクタ２００に、充電用ケーブル４００を介して接続
される。また、充電装置３００は、配電系統５００の交
流コネクタ６００に充電用ケーブル７００を介して接続
される。充電時には、電気自動車１００の主スイッチ２
を“開”として、充電装置３００により配電系統５００
から二次電池１を充電する。
は、電池の蓄積エネルギーが有限であるため適宜に電池
を充電することが必要である。すなわち、電気自動車を
使用するためには二次電池の充電動作と充電装置とが不
可欠になる。図３において、３００は充電装置であり、
電気自動車１００の二次電池１に接続された充電用直流
コネクタ２００に、充電用ケーブル４００を介して接続
される。また、充電装置３００は、配電系統５００の交
流コネクタ６００に充電用ケーブル７００を介して接続
される。充電時には、電気自動車１００の主スイッチ２
を“開”として、充電装置３００により配電系統５００
から二次電池１を充電する。
【０００５】上記充電方法の場合、十分に時間をかけて
も差し支えない場合を除き、一般に二次電池１を急速充
電することが要求されるため、充電装置３００の容量と
しては、電気自動車１００の交流電動機駆動用インバー
タ４と同様か、それ以上の大きさが必要になる。このた
め、充電装置３００が必然的に大形化し、充電作業も大
がかりなものとなる。
も差し支えない場合を除き、一般に二次電池１を急速充
電することが要求されるため、充電装置３００の容量と
しては、電気自動車１００の交流電動機駆動用インバー
タ４と同様か、それ以上の大きさが必要になる。このた
め、充電装置３００が必然的に大形化し、充電作業も大
がかりなものとなる。
【０００６】このような問題を解決する方法として、電
気自動車に搭載されている交流電動機駆動用のインバー
タは、通常、回生動作が可能であって容量が大きいと共
に、いわゆる順逆変換が可能な交流−直流変換器であ
り、しかも、従来では二次電池の充電時にこのインバー
タを使用していないことに着目して、インバータと交流
電動機との接続を切り離し、交流電圧を電気自動車外部
の配電系統からリアクトルを介してインバータの交流側
に加え、このインバータを制御回路により順変換動作さ
せて二次電池を充電する方法が、本出願人によって既に
提案されている（特願平４−２７９４４３号などを参
照）。
気自動車に搭載されている交流電動機駆動用のインバー
タは、通常、回生動作が可能であって容量が大きいと共
に、いわゆる順逆変換が可能な交流−直流変換器であ
り、しかも、従来では二次電池の充電時にこのインバー
タを使用していないことに着目して、インバータと交流
電動機との接続を切り離し、交流電圧を電気自動車外部
の配電系統からリアクトルを介してインバータの交流側
に加え、このインバータを制御回路により順変換動作さ
せて二次電池を充電する方法が、本出願人によって既に
提案されている（特願平４−２７９４４３号などを参
照）。
【０００７】図４は、特願平４−２７９４４３号に記載
された充電装置を示している。図３と同一の構成要素に
は同一番号を付して説明を省略し、異なる部分について
のみ説明すると、９は減速機、６０はスイッチ、６２，
６３，６４は接続線、２１０，６１０は交流コネクタ、
４１０は充電用ケーブル、７１０は交流リアクトルであ
る。
された充電装置を示している。図３と同一の構成要素に
は同一番号を付して説明を省略し、異なる部分について
のみ説明すると、９は減速機、６０はスイッチ、６２，
６３，６４は接続線、２１０，６１０は交流コネクタ、
４１０は充電用ケーブル、７１０は交流リアクトルであ
る。
【０００８】この充電装置において、充電時にはスイッ
チ６０を“開”にして交流電動機５をインバータ４から
切り離すと共に、交流リアクトル７１０を介して充電用
ケーブル４１０の交流コネクタ２１０を電気自動車１０
０の車両側に、また、交流コネクタ６１０を配電系統５
００側に接続する。なお、二次電池１の充電は、インバ
ータ４を順変換（交流−直流変換）させることにより行
う。この充電装置では、波形改善等の目的により交流リ
アクトル７１０が必須になっている。
チ６０を“開”にして交流電動機５をインバータ４から
切り離すと共に、交流リアクトル７１０を介して充電用
ケーブル４１０の交流コネクタ２１０を電気自動車１０
０の車両側に、また、交流コネクタ６１０を配電系統５
００側に接続する。なお、二次電池１の充電は、インバ
ータ４を順変換（交流−直流変換）させることにより行
う。この充電装置では、波形改善等の目的により交流リ
アクトル７１０が必須になっている。
【０００９】上記交流リアクトル７１０を不要とする従
来技術として、交流電動機５の巻線を充電時のリアクタ
ンスとして作用させる充電装置も提案されている（特願
平５−３７３８６号などを参照）。図５はこの従来技術
において、充電用交流電源が三相の配電系統である場合
のものであり、図３、図４と同一の構成要素には同一番
号を付してある。異なる部分についてのみ説明すると、
交流電動機５の巻線５１，５２，５３の各一端は接続線
６を介してインバータ４の交流側に接続され、各他端は
接続線６５を介して切替スイッチ６６の共通端子にそれ
ぞれ接続されている。また、切替スイッチ６６の一方の
切替端子は接続線６７により一括して接続されていると
共に、他方の切替端子は接続線６４により交流コネクタ
２１０に接続されている。
来技術として、交流電動機５の巻線を充電時のリアクタ
ンスとして作用させる充電装置も提案されている（特願
平５−３７３８６号などを参照）。図５はこの従来技術
において、充電用交流電源が三相の配電系統である場合
のものであり、図３、図４と同一の構成要素には同一番
号を付してある。異なる部分についてのみ説明すると、
交流電動機５の巻線５１，５２，５３の各一端は接続線
６を介してインバータ４の交流側に接続され、各他端は
接続線６５を介して切替スイッチ６６の共通端子にそれ
ぞれ接続されている。また、切替スイッチ６６の一方の
切替端子は接続線６７により一括して接続されていると
共に、他方の切替端子は接続線６４により交流コネクタ
２１０に接続されている。
【００１０】上記構成において、切替スイッチ６６によ
り接続線６４，６５を相互に接続し、交流コネクタ２１
０を充電用ケーブル４２０及び系統側の交流コネクタ
（図示せず）を介し配電系統５００に接続することによ
り、交流電動機５の巻線５１，５２，５３をリアクタン
スとして作用させながら二次電池１を充電する。巻線５
１，５２，５３を本来の電動機巻線として使用する場合
には、切替スイッチ６６により接続線６５，６７を相互
に接続することにより巻線５１，５２，５３をＹ結線
し、交流電動機５をＹ結線の電動機として動作させる。
り接続線６４，６５を相互に接続し、交流コネクタ２１
０を充電用ケーブル４２０及び系統側の交流コネクタ
（図示せず）を介し配電系統５００に接続することによ
り、交流電動機５の巻線５１，５２，５３をリアクタン
スとして作用させながら二次電池１を充電する。巻線５
１，５２，５３を本来の電動機巻線として使用する場合
には、切替スイッチ６６により接続線６５，６７を相互
に接続することにより巻線５１，５２，５３をＹ結線
し、交流電動機５をＹ結線の電動機として動作させる。
【００１１】図６は、図４または図５の充電装置による
充電動作時の電圧、電流波形を示している。図６におい
て、ｖSは配電系統５００の相電圧、ｉSは同電流、ｖI
はインバータ４の交流電圧、ｖBは二次電池１の電圧、
ＶBは同最大電圧、ｉBは同電流（充電電流）である。図
４または図５の充電装置によれば、配電系統５００の電
圧及び電流が正弦波状になり、高調波や波形歪の低減、
更には力率１の運転が可能であり、電力品質が大きく向
上して効果的な充電を行うことができる。
充電動作時の電圧、電流波形を示している。図６におい
て、ｖSは配電系統５００の相電圧、ｉSは同電流、ｖI
はインバータ４の交流電圧、ｖBは二次電池１の電圧、
ＶBは同最大電圧、ｉBは同電流（充電電流）である。図
４または図５の充電装置によれば、配電系統５００の電
圧及び電流が正弦波状になり、高調波や波形歪の低減、
更には力率１の運転が可能であり、電力品質が大きく向
上して効果的な充電を行うことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、図４または
図５の従来技術により二次電池１を充電する場合、特に
注意を払わなければならないのは二次電池１に流れる電
流のリプルである。図示されていないが、インバータ４
の直流側には平滑用コンデンサが接続されており、電気
自動車１００の運転時に、インバータ動作によりインバ
ータ４の直流側に発生するスイッチング電流を上記平滑
用コンデンサが吸収し、有害なリプルを含んだ電流が二
次電池１に流れないようにしている。この作用は、力行
時はもとより回生制動時も同様であり、図４、図５の例
では、充電用交流電源としての配電系統５００が図示の
如く三相であれば、充電動作は電気自動車１００の回生
制動と同じになるので、二次電池１に害を与えることは
ない。
図５の従来技術により二次電池１を充電する場合、特に
注意を払わなければならないのは二次電池１に流れる電
流のリプルである。図示されていないが、インバータ４
の直流側には平滑用コンデンサが接続されており、電気
自動車１００の運転時に、インバータ動作によりインバ
ータ４の直流側に発生するスイッチング電流を上記平滑
用コンデンサが吸収し、有害なリプルを含んだ電流が二
次電池１に流れないようにしている。この作用は、力行
時はもとより回生制動時も同様であり、図４、図５の例
では、充電用交流電源としての配電系統５００が図示の
如く三相であれば、充電動作は電気自動車１００の回生
制動と同じになるので、二次電池１に害を与えることは
ない。
【００１３】さて、電気自動車を広く普及させるために
は、一般家庭でも二次電池１を簡単に充電できること、
すなわち単相交流電源でも充電できることが必要であ
る。ここで、図４または図５の充電装置を用いて、単相
の配電系統から二次電池１を充電する場合について説明
する。図７は、図４と同じ充電方法により単相の配電系
統５２０から二次電池１を充電するようにしたもので、
図７において６１はスイッチ、２２０，６２０は交流コ
ネクタ、４２０は充電用ケーブル、７２０は交流リアク
トルをそれぞれ示している。
は、一般家庭でも二次電池１を簡単に充電できること、
すなわち単相交流電源でも充電できることが必要であ
る。ここで、図４または図５の充電装置を用いて、単相
の配電系統から二次電池１を充電する場合について説明
する。図７は、図４と同じ充電方法により単相の配電系
統５２０から二次電池１を充電するようにしたもので、
図７において６１はスイッチ、２２０，６２０は交流コ
ネクタ、４２０は充電用ケーブル、７２０は交流リアク
トルをそれぞれ示している。
【００１４】図８は、配電系統が単相及び三相の場合に
ついて各部の電圧、電流波形を比較したもので、同図
（ｂ），（ｃ）がそれぞれ単相、三相の場合の波形図、
同図（ａ）が主要部の回路図である。なお、同図（ａ）
は配電系統が単相の場合を示してあり、図中、４１は平
滑用コンデンサである。
ついて各部の電圧、電流波形を比較したもので、同図
（ｂ），（ｃ）がそれぞれ単相、三相の場合の波形図、
同図（ａ）が主要部の回路図である。なお、同図（ａ）
は配電系統が単相の場合を示してあり、図中、４１は平
滑用コンデンサである。
【００１５】単相、三相の何れの場合にも、インバータ
４の直流電流ｉIの波形は、ほぼ正弦波状の交流電流ｉS
を波高値とする整流波形をスイッチングした波形とな
り、同図（ｃ）に示すように、三相の場合には電気自動
車の回生動作と同じになって二次電池１の電圧ｖB及び
電流ｉBはほぼ平滑された直流となる。一方、単相の場
合には同図（ｂ）に示すごとく、インバータ４の直流電
流ｉIはほぼ正弦波状の交流電流ｉSの全波整流波形をス
イッチングした波形であり、その波高値は交流電源周波
数の２倍の周波数で脈動することになる。これらの図か
ら判るように、充電用交流電源が単相の場合には、三相
の場合に比べて直流電流ｉIの脈動が非常に大きくなっ
てしまう。
４の直流電流ｉIの波形は、ほぼ正弦波状の交流電流ｉS
を波高値とする整流波形をスイッチングした波形とな
り、同図（ｃ）に示すように、三相の場合には電気自動
車の回生動作と同じになって二次電池１の電圧ｖB及び
電流ｉBはほぼ平滑された直流となる。一方、単相の場
合には同図（ｂ）に示すごとく、インバータ４の直流電
流ｉIはほぼ正弦波状の交流電流ｉSの全波整流波形をス
イッチングした波形であり、その波高値は交流電源周波
数の２倍の周波数で脈動することになる。これらの図か
ら判るように、充電用交流電源が単相の場合には、三相
の場合に比べて直流電流ｉIの脈動が非常に大きくなっ
てしまう。
【００１６】平滑用コンデンサ４１の容量は、同図
（ｃ）に示す三相交流に対応した値に設計されているの
で、電流ｉIの脈動が大きくなると、同図（ｂ）に示す
ように二次電池１の電圧ｖB及び電流ｉBも大きく脈動す
る。このように脈動の大きな電流を二次電池１に流す
と、発熱の増大はもとより、電池機能の障害が発生した
り寿命の著しい低下を招き、二次電池としては致命的に
なってしまう。
（ｃ）に示す三相交流に対応した値に設計されているの
で、電流ｉIの脈動が大きくなると、同図（ｂ）に示す
ように二次電池１の電圧ｖB及び電流ｉBも大きく脈動す
る。このように脈動の大きな電流を二次電池１に流す
と、発熱の増大はもとより、電池機能の障害が発生した
り寿命の著しい低下を招き、二次電池としては致命的に
なってしまう。
【００１７】平滑用コンデンサ４１の容量を更に大きく
すれば電流ｉIの脈動を三相並みに抑えることも可能で
あるが、車載形であるこのコンデンサを単相電源による
充電のためにのみ大容量化することは、装置の大形化、
重量化や価格増加、電気自動車全体の効率低下をもたら
すため好ましくない。従って、車両駆動用として機能す
る機器のみを用いて、単相交流電源から二次電池を充電
できるような充電装置の提供が望まれていた。
すれば電流ｉIの脈動を三相並みに抑えることも可能で
あるが、車載形であるこのコンデンサを単相電源による
充電のためにのみ大容量化することは、装置の大形化、
重量化や価格増加、電気自動車全体の効率低下をもたら
すため好ましくない。従って、車両駆動用として機能す
る機器のみを用いて、単相交流電源から二次電池を充電
できるような充電装置の提供が望まれていた。
【００１８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、装置の大形化や価
格増加等をもたらすことなく単相交流電源から二次電池
を充電できるようにした電気自動車の充電装置を提供す
ることにある。
たもので、その目的とするところは、装置の大形化や価
格増加等をもたらすことなく単相交流電源から二次電池
を充電できるようにした電気自動車の充電装置を提供す
ることにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、インバータは交流電流波形を自由に制御
できること、及び、充電用交流電源が単相の場合であっ
ても、インバータの直流電流の波高値の脈動を三相交流
電源による充電時並みにすれば、二次電池の充電は可能
になることに着目してなされたものである。
め、本発明は、インバータは交流電流波形を自由に制御
できること、及び、充電用交流電源が単相の場合であっ
ても、インバータの直流電流の波高値の脈動を三相交流
電源による充電時並みにすれば、二次電池の充電は可能
になることに着目してなされたものである。
【００２０】すなわち、本発明は、二次電池の直流電力
を、回生機能を持つ順逆変換動作可能な電力変換器によ
り交流電力に変換して車輪駆動用の交流電動機に供給す
る電気自動車であって、二次電池の充電時に、電力変換
器と交流電動機との接続を切り離して交流電圧を電気自
動車外部の充電用交流電源により電力変換器の交流側に
加え、あるいは、電力変換器と交流電動機との接続を切
り離すことなく、交流電圧を電気自動車外部の充電用交
流電源から交流電動機の巻線を介して電力変換器の交流
側に加え、前記電力変換器を交流−直流変換動作させて
二次電池を充電する電気自動車の充電装置において、前
記充電用交流電源が単相の場合に、電力変換器の交流電
流波形をほぼ方形波状に制御する手段を備えたものであ
る。
を、回生機能を持つ順逆変換動作可能な電力変換器によ
り交流電力に変換して車輪駆動用の交流電動機に供給す
る電気自動車であって、二次電池の充電時に、電力変換
器と交流電動機との接続を切り離して交流電圧を電気自
動車外部の充電用交流電源により電力変換器の交流側に
加え、あるいは、電力変換器と交流電動機との接続を切
り離すことなく、交流電圧を電気自動車外部の充電用交
流電源から交流電動機の巻線を介して電力変換器の交流
側に加え、前記電力変換器を交流−直流変換動作させて
二次電池を充電する電気自動車の充電装置において、前
記充電用交流電源が単相の場合に、電力変換器の交流電
流波形をほぼ方形波状に制御する手段を備えたものであ
る。
【００２１】
【作用】本発明によれば、充電用交流電源が単相の場合
には、電力変換器すなわちインバータの交流電流波形を
ほぼ方形波状に制御するため、インバータの直流電流波
形は、その波高値が上記交流電流波形を単相全波整流し
てなる波形をスイッチングした波形となり、本来であれ
ば交流電源周波数の２倍の周波数で発生する直流電流波
形の波高値の脈動が非常に小さくなる。この結果、平滑
用コンデンサの電圧や二次電池の電圧、電流の脈動も非
常に小さくなる。従って、平滑用コンデンサの容量を増
加させることなく、単相の充電用交流電源から直接、イ
ンバータを介して二次電池を充電することが可能にな
る。
には、電力変換器すなわちインバータの交流電流波形を
ほぼ方形波状に制御するため、インバータの直流電流波
形は、その波高値が上記交流電流波形を単相全波整流し
てなる波形をスイッチングした波形となり、本来であれ
ば交流電源周波数の２倍の周波数で発生する直流電流波
形の波高値の脈動が非常に小さくなる。この結果、平滑
用コンデンサの電圧や二次電池の電圧、電流の脈動も非
常に小さくなる。従って、平滑用コンデンサの容量を増
加させることなく、単相の充電用交流電源から直接、イ
ンバータを介して二次電池を充電することが可能にな
る。
【００２２】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１はこの実施例の主要部を示すブロック図であ
り、前記同様に１は二次電池、４はインバータである。
なお、インバータ４の直流側の主スイッチやヒューズ、
平滑用コンデンサは図示を省略してある。インバータ４
の交流側は、電気自動車の運転時には接続線６５を介し
て車輪駆動用の交流電動機に接続されると共に、二次電
池１の充電時には、最終的には充電用交流電源としての
単相の配電系統に接続されるが、途中の交流コネクタや
充電用ケーブルの図示も省略してある。
る。図１はこの実施例の主要部を示すブロック図であ
り、前記同様に１は二次電池、４はインバータである。
なお、インバータ４の直流側の主スイッチやヒューズ、
平滑用コンデンサは図示を省略してある。インバータ４
の交流側は、電気自動車の運転時には接続線６５を介し
て車輪駆動用の交流電動機に接続されると共に、二次電
池１の充電時には、最終的には充電用交流電源としての
単相の配電系統に接続されるが、途中の交流コネクタや
充電用ケーブルの図示も省略してある。
【００２３】ここで、二次電池１の充電時に、図４に示
したように、インバータ４と交流電動機との接続を切り
離した状態でインバータ４を介し二次電池１を充電する
のが請求項１記載の発明の実施例に相当し、図５に示し
たように、インバータ４と交流電動機との接続をそのま
まにして交流電動機の巻線及びインバータ４を介し二次
電池１を充電するのが請求項２記載の発明の実施例に相
当する。
したように、インバータ４と交流電動機との接続を切り
離した状態でインバータ４を介し二次電池１を充電する
のが請求項１記載の発明の実施例に相当し、図５に示し
たように、インバータ４と交流電動機との接続をそのま
まにして交流電動機の巻線及びインバータ４を介し二次
電池１を充電するのが請求項２記載の発明の実施例に相
当する。
【００２４】また、図１において、４２は電気自動車の
駆動制御装置であり、図示されていないアクセルペダル
やブレーキペダル、各種スイッチからの信号により電気
自動車全体の駆動制御を行うものである。４３はインバ
ータ制御装置であり、駆動制御装置４２からの指令に基
づいてインバータ４の始動／停止、力行／回生動作を制
御すると共に、インバータ４の入出力電圧、電流が指令
値に一致するようにインバータ４を制御する。このた
め、インバータ制御装置４３には、インバータ４の交流
電流を検出する電流検出器４４と、インバータ４の直流
電流（二次電池１を流れる電流）を検出する電流検出器
４５と、二次電池１の電圧（平滑用コンデンサの電圧）
を検出する電圧検出器４６とが接続されている。
駆動制御装置であり、図示されていないアクセルペダル
やブレーキペダル、各種スイッチからの信号により電気
自動車全体の駆動制御を行うものである。４３はインバ
ータ制御装置であり、駆動制御装置４２からの指令に基
づいてインバータ４の始動／停止、力行／回生動作を制
御すると共に、インバータ４の入出力電圧、電流が指令
値に一致するようにインバータ４を制御する。このた
め、インバータ制御装置４３には、インバータ４の交流
電流を検出する電流検出器４４と、インバータ４の直流
電流（二次電池１を流れる電流）を検出する電流検出器
４５と、二次電池１の電圧（平滑用コンデンサの電圧）
を検出する電圧検出器４６とが接続されている。
【００２５】更に、４７はインバータ交流電流波形指令
器であり、正弦波発生器４７１及び方形波発生器４７２
と、これらうちの何れか一方を選択してインバータ制御
装置４３に入力するための切替スイッチ４７０とを備え
ている。上記指令器４７は、駆動制御装置４２からの指
令に基づき切替スイッチ４７０を操作し、インバータ４
の交流電流指令の波形を正弦波または方形波に切り替え
るためのもので、電気自動車の運転時または三相配電系
統による二次電池１の充電時には切替スイッチ４７０を
ａ側に切り替えて交流電流指令の波形を正弦波とし、単
相配電系統による充電時には切替スイッチ４７０をｂ側
に切り替えて交流電流指令の波形を方形波とする。
器であり、正弦波発生器４７１及び方形波発生器４７２
と、これらうちの何れか一方を選択してインバータ制御
装置４３に入力するための切替スイッチ４７０とを備え
ている。上記指令器４７は、駆動制御装置４２からの指
令に基づき切替スイッチ４７０を操作し、インバータ４
の交流電流指令の波形を正弦波または方形波に切り替え
るためのもので、電気自動車の運転時または三相配電系
統による二次電池１の充電時には切替スイッチ４７０を
ａ側に切り替えて交流電流指令の波形を正弦波とし、単
相配電系統による充電時には切替スイッチ４７０をｂ側
に切り替えて交流電流指令の波形を方形波とする。
【００２６】図２は、この実施例において、単相配電系
統により二次電池１を充電する場合の各部の電圧、電流
波形図である。なお、三相配電系統により充電する場合
には図８（ｃ）と同様になる。前述の如く、単相配電系
統による充電時にはインバータ４の交流電流指令が方形
波となるため、インバータ４の交流電流ｉSは図２に示
すようにほぼ方形波になる。なお、本実施例でも交流電
流ｉS及び電圧ｖSの位相を合わせて電源側力率が１にな
るように制御する。
統により二次電池１を充電する場合の各部の電圧、電流
波形図である。なお、三相配電系統により充電する場合
には図８（ｃ）と同様になる。前述の如く、単相配電系
統による充電時にはインバータ４の交流電流指令が方形
波となるため、インバータ４の交流電流ｉSは図２に示
すようにほぼ方形波になる。なお、本実施例でも交流電
流ｉS及び電圧ｖSの位相を合わせて電源側力率が１にな
るように制御する。
【００２７】このようにすると、インバータ４の直流電
流ｉIの波形は、方形波を全波整流した波形のスイッチ
ング波形となり、スイッチング電流波形の波高値の脈動
は、図８（ｃ）の三相配電系統による充電時の直流電流
ｉIの脈動と同等か、またはこれよりも小さくなる。従
って、二次電池１の電圧ｖB及び電流ｉBの脈動は、図２
に示すようにほとんど生じなくなり、電流ｉBのリプル
が低減される。これにより、インバータ４の直流側に接
続される平滑用コンデンサの容量を増やす必要がなく、
単相配電系統から直接、インバータ４を介して二次電池
１を充電することができる。
流ｉIの波形は、方形波を全波整流した波形のスイッチ
ング波形となり、スイッチング電流波形の波高値の脈動
は、図８（ｃ）の三相配電系統による充電時の直流電流
ｉIの脈動と同等か、またはこれよりも小さくなる。従
って、二次電池１の電圧ｖB及び電流ｉBの脈動は、図２
に示すようにほとんど生じなくなり、電流ｉBのリプル
が低減される。これにより、インバータ４の直流側に接
続される平滑用コンデンサの容量を増やす必要がなく、
単相配電系統から直接、インバータ４を介して二次電池
１を充電することができる。
【００２８】なお、上記実施例では、図１及び図２に示
したようにインバータ４の交流電流波形を方形波とする
場合につき説明したが、二次電池１を流れる電流のリプ
ルが許容できる範囲内で、交流電源電流波形に含まれる
低次高調波成分を低減したほぼ方形波状の波形（例えば
台形波や、方形波に負の第３調波を重畳した波形など）
にすることも勿論可能である。また、充電用交流電源が
三相の場合には、交流電源電流を正弦波状の力率１の波
形にすることは言うまでもない。
したようにインバータ４の交流電流波形を方形波とする
場合につき説明したが、二次電池１を流れる電流のリプ
ルが許容できる範囲内で、交流電源電流波形に含まれる
低次高調波成分を低減したほぼ方形波状の波形（例えば
台形波や、方形波に負の第３調波を重畳した波形など）
にすることも勿論可能である。また、充電用交流電源が
三相の場合には、交流電源電流を正弦波状の力率１の波
形にすることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、充電
用交流電源が単相の場合には電力変換器の交流電流波形
をほぼ方形波状に制御するため、電力変換器の直流電流
波形は、その波高値が上記交流電流波形を単相全波整流
してなる波形をスイッチングした波形となり、電力変換
器の直流電流波形の波高値の脈動ひいては二次電池の充
電電流の脈動を許容範囲内に抑えることができる。これ
により、次のような効果がある。
用交流電源が単相の場合には電力変換器の交流電流波形
をほぼ方形波状に制御するため、電力変換器の直流電流
波形は、その波高値が上記交流電流波形を単相全波整流
してなる波形をスイッチングした波形となり、電力変換
器の直流電流波形の波高値の脈動ひいては二次電池の充
電電流の脈動を許容範囲内に抑えることができる。これ
により、次のような効果がある。
【００３０】１）単相の充電用交流電源から二次電池を
直接充電できるので、一般家庭用の商用電源を利用して
充電することができ、電気自動車の実用化、普及拡大の
観点から極めて有益である。 ２）二次電池の電流リプルを低減することにより、車載
形の平滑用コンデンサの容量増大が防げるため、電気自
動車の軽量化並びに効率向上が可能になる。 ３）電気自動車内に充電用の付加機器が一切必要なく、
電気自動車の低コスト化が可能である。 ４）特に、交流電動機の巻線のリアクタンスを利用する
場合には、充電時に交流リアクトルを別個に用意する必
要がなく、充電装置の一層の簡素化、低コスト化を図る
ことができる。
直接充電できるので、一般家庭用の商用電源を利用して
充電することができ、電気自動車の実用化、普及拡大の
観点から極めて有益である。 ２）二次電池の電流リプルを低減することにより、車載
形の平滑用コンデンサの容量増大が防げるため、電気自
動車の軽量化並びに効率向上が可能になる。 ３）電気自動車内に充電用の付加機器が一切必要なく、
電気自動車の低コスト化が可能である。 ４）特に、交流電動機の巻線のリアクタンスを利用する
場合には、充電時に交流リアクトルを別個に用意する必
要がなく、充電装置の一層の簡素化、低コスト化を図る
ことができる。
【図１】本発明の実施例の主要部を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１の実施例の充電時の動作を示す各部の電
圧、電流波形図である。
圧、電流波形図である。
【図３】電気自動車のパワートレインと従来の充電装置
等を示す図である。
等を示す図である。
【図４】別の従来技術を示す図である。
【図５】更に別の従来技術を示す図である。
【図６】図４、図５の従来技術による各部の電圧、電流
波形図である。
波形図である。
【図７】充電用交流電源として単相配電系統を用いる場
合の図４に対応する図である。
合の図４に対応する図である。
【図８】配電系統が単相、三相の場合の比較説明図であ
る。
る。
【符号の説明】 １ 二次電池 ４ インバータ ４２ 駆動制御装置 ４３ インバータ制御装置 ４４，４５ 電流検出器 ４６ 電圧検出器 ４７ インバータ交流電流波形指令器 ４７０ 切替スイッチ ４７１ 正弦波発生器 ４７２ 方形波発生器 ６５ 接続線
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 11/18 H02J 7/10 H02M 1/12
Claims (3)
- 【請求項１】 二次電池の直流電力を、回生機能を持つ
順逆変換動作可能な電力変換器により交流電力に変換し
て車輪駆動用の交流電動機に供給する電気自動車であっ
て、二次電池の充電時に、前記電力変換器と交流電動機
との接続を切り離し、交流電圧を電気自動車外部の充電
用交流電源により前記電力変換器の交流側に加え、前記
電力変換器を交流−直流変換動作させて二次電池を充電
する電気自動車の充電装置において、前記充電用交流電源が三相の場合に、前記電力変換器の
交流電流波形を正弦波状に制御し、かつ、 前記充電用交
流電源が単相の場合に、前記電力変換器の交流電流波形
をほぼ方形波状に制御する手段を備えたことを特徴とす
る電気自動車の充電装置。 - 【請求項２】 二次電池の直流電力を、回生機能を持つ
順逆変換動作可能な電力変換器により交流電力に変換し
て車輪駆動用の交流電動機に供給する電気自動車であっ
て、二次電池の充電時に、交流電圧を電気自動車外部の
充電用交流電源から前記交流電動機の巻線を介して前記
電力変換器の交流側に加え、前記電力変換器を交流−直
流変換動作させて二次電池を充電する電気自動車の充電
装置において、 前記充電用交流電源が単相の場合に、前記電力変換器の
交流電流波形をほぼ方形波状に制御する手段を備えたこ
とを特徴とする電気自動車の充電装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の充電装置におい
て、電源側力率が１になるように電力変換器の交流電流
を制御することを特徴とする電気自動車の充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31589793A JP3309526B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 電気自動車の充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31589793A JP3309526B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 電気自動車の充電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147705A JPH07147705A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3309526B2 true JP3309526B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=18070926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31589793A Expired - Fee Related JP3309526B2 (ja) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | 電気自動車の充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3309526B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101273736B1 (ko) * | 2011-03-18 | 2013-06-12 | 엘에스산전 주식회사 | 인버터-충전기 통합형 장치 및 그것의 제어 방법 |
| JP6741904B2 (ja) * | 2016-12-09 | 2020-08-19 | 株式会社デンソー | 駆動装置および自動車 |
-
1993
- 1993-11-22 JP JP31589793A patent/JP3309526B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07147705A (ja) | 1995-06-06 |
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