KR20150007278A

KR20150007278A - 모터 구동 장치

Info

Publication number: KR20150007278A
Application number: KR1020147024175A
Authority: KR
Inventors: 히로키 카츠마타; 마사카즈 게키노즈
Original assignee: 후지 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2015-01-20
Anticipated expiration: 2033-04-02
Also published as: WO2013168491A1; KR102040632B1; EP2849308A4; JPWO2013168491A1; EP2849308A1; EP2849308B1; CN104170204B; US9950632B2; CN104170204A; JP5874990B2; US20140368131A1

Abstract

본 발명은, 배터리(2)의 직류 전압을 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 교류 모터(3)를 구동하는 모터 구동 장치에 관한 것이다. 상하 아암에 반도체 스위치 소자(101)를 각각 가지는 복수의 레그를 병렬 접속하여 구성된 풀 브리지 회로(10)를 구비하며, 상기 풀 브리지 회로(10)를 교류 전원(1)에 접속한 상태에서 풀 브리지 회로(10)로부터 출력되는 고주파 교류 전압을 트랜스포머(21) 및 교류/직류 변환 회로(11)를 통해 직류 전압으로 변환하여, 배터리(2)를 충전한다. 또한, 교류 전원(1)을 풀 브리지 회로(10)로부터 분리한 상태에서 배터리(2)의 직류 전압을 풀 브리지 회로(10)에 의해 교류 전압으로 변환하여 교류 모터(3)에 공급한다. 이로써, 모터 구동용의 전력 변환 회로를 배터리 충전용으로도 공용(共用)하면서, 절연용의 트랜스포머(21)를 고주파로 구동할 수 있도록 하여, 장치 전체의 소형화 및 저비용화를 도모한다.

Description

모터 구동 장치{MOTOR DRIVE DEVICE}

본 발명은, 예컨대 하이브리드 자동차(이하에서는, HEV라고 함)나 전기 자동차(이하에서는, EV라고 함)에 탑재되는 모터 구동 장치에 관한 것이며, 자세하게는, 모터 구동용 배터리의 충전 기능을 가지는 모터 구동 장치에 관한 것이다.

저탄소(低炭素) 사회를 지향하는 국제 정세를 배경으로, 자동차 업계에서는 해가 갈수록 강화되는 배기가스 규제에 대응하기 위해, 가솔린 등의 연료에 의해 내연기관을 구동하여 주행하는 종래의 자동차로부터, 전기 에너지에 의해 모터를 구동하여 주행가능한 HEV나 EV로의 이행이 진행되고 있다.

HEV·EV는 대용량의 배터리를 탑재하여, 그 전력에 의해 모터를 구동하여 주행하기 때문에, 배터리를 충전하는 차량탑재용 충전기와, 배터리의 전력에 의해 모터를 구동하기 위한 파워 트레인(power train)을 구비하고 있다.

도 11은, HEV·EV에 사용되고 있는 종래의 차량탑재용 충전기 및 파워 트레인의 구성예를 나타낸 것이다.

도 11에 있어서, 차량탑재용 충전기(4)는, 역률 제어 회로(이하에서는, PFC 회로라고 함)(41), DC/AC 컨버터(42), 트랜스포머(43), 정류회로(44) 및 리액터(45)를 구비하며, DC/AC 컨버터(42), 트랜스포머(43), 정류회로(44) 및 리액터(45)에 의해 절연형 AC/DC 컨버터가 구성되어 있다. 또한, 파워 트레인(5)은 삼상(三相)의 인버터(51)에 의해 구성되어 있다.

참고로, 1은 교류 전원, 2는 배터리, 3은 삼상의 교류 모터이다.

도 11의 동작을 간단히 설명하자면, 배터리(2)의 충전 시에는, 외부의 교류 전원(1)이 차량탑재용 충전기(4)에 접속된다. 이 상태에서 PFC 회로(41)에 의해 입력 전류의 역률을 제어하면서, 전술한 DC/AC 컨버터(42) 이후의 회로에 의해 배터리(2)의 충전 전류·전력·전압을 제어하여 배터리(2)를 충전한다. 한편, 차량의 주행 시에는, 배터리(2)의 직류 전력을 인버터 회로(51)에 의해 교류 전력으로 변환하여 교류 모터(3)를 구동하고 있다.

도 11의 종래 기술에서는, 차량탑재용 충전기(4)를 구성하는 전력 변환 회로와 파워 트레인(5)을 구성하는 전력 변환 회로가 별개로 설치되어 있기 때문에, 회로의 부품수가 많아서, 장치 전체의 대형화 및 고비용화의 원인이 되고 있다.

이 때문에, 전력 변환 회로를 공용(共用)으로 함으로써, 소형화 및 저비용화를 도모하는 종래 기술이, 예컨대 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

도 12는, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술의 회로도이다. 도 12에 있어서, 도 11에 기재된 구성 요소와 동일한 기능을 가지는 것에는 동일한 부호를 사용하였다. 도 12에 있어서, 6은 배터리(2)에 병렬로 접속된 콘덴서, 7은 교류 입력이 일차측에 가해지는 트랜스포머, 8은 트랜스포머(7)의 이차측에 접속된 필터, 9는 교류 모터(3)의 입력측에 설치된 컷오프 커넥터(cutoff connector)이다.

도 12의 회로에서는, 컷오프 커넥터(9)를 개방한 상태에서, 교류 입력을 트랜스포머(7) 및 필터(8)를 통해 인버터(51)에 가하고, 그 AC/DC 변환 동작에 의해 배터리(2)를 충전한다. 또한, 교류 모터(3)의 운전 시에는, 컷오프 커넥터(9)를 접속한 상태에서 배터리(2)의 직류 전력을 인버터(51)에 의해 교류 전력으로 변환하여 교류 모터(3)에 공급한다.

상기 종래 기술에 있어서는, 모터 구동용 인버터(51)를 배터리(2)의 충전기로서도 이용함으로써, 회로 구성을 간소화하여, 장치 전체의 소형화 및 저비용화를 도모하고 있다.

일본 특허공보 제 3477850호(단락 ［0007］∼［0010］, 도 2 등)

도 11의 종래 기술에서는, 전술한 바와 같이 장치 전체의 소형화 및 저비용화가 곤란한 반면, DC/AC 컨버터(42)에 의해 수 십 kHz의 고주파로 트랜스포머(43)를 구동함으로서, 트랜스포머(43)의 소형화가 가능하다.

이에 반해, 도 12에 나타낸 종래 기술에서는, 인버터(51)를 교류 모터(3)의 구동 시와 배터리(2)의 충전 시에 공용으로 함으로써, 장치 전체의 소형화 등이 가능해진다.

그러나, 도 12의 회로 구성에서는, 교류 입력과 배터리(2)를 절연하기 위해 교류 입력부에 트랜스포머(7)를 이용하고 있다. 이 경우, 교류 입력에 상용(商用) 전원을 이용하면, 전원 주파수는 수 십 Hz 정도이기 때문에, 트랜스포머(7)가 저주파 사양이 되어, 소형화가 곤란하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 모터 구동용의 전력 변환 회로와 배터리 충전용의 전력 변환 회로를 공용으로 하면서, 절연용의 트랜스포머를 고주파로 구동함으로써, 장치 전체의 소형화 및 저비용화를 가능하도록 한 모터 구동 장치를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리의 직류 전압을 전력 변환 회로에 의해 교류 전력으로 변환하여 교류 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서, 상기 전력 변환 회로는, 상하 아암에 반도체 스위치 소자를 각각 가지는 복수의 레그(leg)를 병렬로 접속하여 구성되어 있다.

그리고, 상기 전력 변환 회로를 교류 전원에 접속한 상태에서 전력 변환 회로로부터 출력되는 교류 전압을 트랜스포머 및 교류/직류 변환 회로를 통해 직류 전압으로 변환하고, 상기 직류 전압을 이용하여 배터리를 충전한다. 또한, 교류 전원을 전력 변환 회로로부터 분리한 상태에서 배터리의 직류 전압을 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환해서 교류 모터에 공급하여, 교류 모터를 구동시키는 것이다.

본 발명에 이용되는 전력 변환 회로는, 반도체 스위치 소자를 상하 아암에 가지는 레그를, 예컨대 4개를 병렬로 접속하여 구성된다. 그리고, 이들 4개의 레그 중 3개의 레그를 인버터로서 동작시킴으로써, 배터리를 전원으로 하여 삼상의 교류 모터를 구동한다. 또한, 배터리의 충전 시에는, 예컨대 2개의 레그에 의해 교류/직류 변환 동작시키고, 나머지 2개의 레그에 의해 직류/교류 변환 동작시킴으로써 고주파 교류 전압을 생성하고, 상기 고주파 교류 전압을 트랜스포머 및 교류/직류 변환 회로에 의해 직류 전압으로 변환하여 충전 전력을 얻는다.

또한 본 발명은, 교류 모터를 모터/제네레이터에 의해 구성하거나, 혹은, 배터리의 직류 전압을 승압(昇壓)하고 나서 교류 전압으로 변환하여 교류 모터를 구동하는 등의 시스템도 포함하는 것이다.

본 발명에 의하면, 배터리를 전원으로 하여 교류 모터에 대한 인가(印加) 전압을 얻기 위한 전력 변환 회로의 일부의 레그를, 교류 전원으로부터 소정 주파수의 고주파 교류 전압을 얻기 위한 전력 변환 회로의 레그와 공용으로 할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서의 교류 모터의 구동 시에는, 배터리의 직류 전압을 상기 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 교류 모터에 공급하고, 배터리의 충전 시에는, 상기 전력 변환 회로에 의해 역률을 개선하면서 생성한 고주파 교류 전압을, 트랜스포머를 통해 AC/DC 변환하여 배터리에 공급한다.

상기의 동작에 의해, 절연용 트랜스포머의 소형화 및 전력 변환 회로의 레그의 유효한 이용이 가능해져, 회로 구성의 간략화, 장치 전체의 소형화, 저비용화를 실현할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태를 나타낸 회로도이다.
도 2는, 본 발명의 제 2 실시형태를 나타낸 회로도이다.
도 3은, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 배터리 충전 시의 풀 브리지 회로(full bridge circuit) 의 개략적인 등가회로도이다.
도 4는, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 배터리 충전 시의 트랜스포머 일차측 전압 및 각 레그의 스위칭 함수를 나타낸 도면이다.
도 5는, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 배터리 충전 시의 제어 회로의 구성도이다.
도 6은, 본 발명의 제 3 실시형태를 나타낸 회로도이다.
도 7은, 본 발명의 제 4 실시형태를 나타낸 회로도이다.
도 8은, 본 발명의 제 5 실시형태가 적용되는 주요부의 회로도이다.
도 9는, 본 발명의 제 5 실시형태가 적용되는 주요부의 회로도이다.
도 10은, 본 발명의 제 5 실시형태가 적용되는 주요부의 회로도이다.
도 11은 차량탑재용 충전기 및 파워 트레인으로 이루어진 종래 기술의 회로도이다.
도 12는, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술의 회로도이다.

이하에서는, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태를 나타낸 회로도이다. 도 1에 있어서, 도 11 및 도 12의 구성 요소와 동일한 것에는 동일한 부호를 사용하고 있으며, 이하에서는 도 11 및 도 12와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.

배터리(2)에는, 스위치(S_C1, S_C2)로 이루어진 제 3 스위치 회로(20c)와 콘덴서(23b)가 병렬로 접속되어 있다. 콘덴서(23b)의 양단에는, 전력 변환 회로로서의 풀 브리지 회로(10)의 플러스 및 마이너스의 직류 단자가 접속되고, 상기 풀 브리지 회로(10)는, IGBT 등의 반도체 스위치 소자(101)를 상하 아암에 구비한 4개의 레그(LegA, LegB, LegC, LegD)를 모두 병렬로 접속하여 구성되어 있다.

3개의 레그(LegA, LegB, LegC)의 교류 단자(각 레그의 상하 아암의 접속점)는, 스위치(S_A1, S_A2, S_A3)로 이루어진 제 1 스위치 회로(20a)를 통해 삼상의 교류 모터(3)에 접속되어 있다. 또한, 레그(LegB, LegC)의 교류 단자는, 스위치(S_B1, S_B2)로 이루어진 제 2 스위치 회로(20b), 리액터(22a), 콘덴서(23a)를 통해 단상(單相)의 교류 전원(1)에 접속되어 있다.

또한, 레그(LegD, LegA)의 교류 단자(각 레그의 상하 아암의 접속점)는 트랜스포머(21)의 일차 코일에 접속되고, 그 이차 코일은, 다이오드 브리지로 이루어진 AC/DC 변환 회로(11) 및 리액터(22b)를 통해 배터리(2)의 양단에 접속되어 있다.

다음으로는, 본 실시형태의 동작에 대해 설명한다.

배터리(2)를 충전할 경우에는, 제 2 스위치 회로(20b)를 온(ON)으로 하여 외부의 교류 전원(1)을 레그(LegB, LegC)의 교류 입출력 단자에 접속한다. 이때, 제 1 스위치 회로(20a)를 오프(OFF)로 하여, 교류 모터(3)를 풀 브리지 회로(10)로부터 분리시켜 둔다. 또한, 제 3 스위치 회로(20c)를 오프로 하여, 풀 브리지 회로(10)로부터 트랜스포머(21), AC/DC 변환 회로(11), 리액터(22b)를 통해 배터리(2)에 에너지가 공급되는 상태로 한다.

이 상태에서 풀 브리지 회로(10)의 레그(LegB, LegC)의 스위치 소자(101)를 온오프 동작시킴으로써, 이들 레그(LegB, LegC)에 의해 역률 제어를 행하면서 교류 전원(1)의 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 상기 직류 전압은, 레그(LegA, LegD)의 병렬 회로의 양단에 인가된다.

레그(LegA, LegD)에서는, 스위치 소자(101)를 온오프 동작시킴으로써, 직류 전압을 원하는 주파수의 펄스 형상 고주파 교류 전압으로 변환하여, 트랜스포머(21)의 일차측에 인가한다. 그리고, 트랜스포머(21)의 권수비(捲數比, turn ratio)에 따라 이차측으로 출력되는 고주파 교류 전압을 AC/DC 변환회로(11)에 의해 직류 전압으로 변환하여, 리액터(22b)를 통해 배터리(2)에 인가함으로써 배터리(2)를 충전한다.

한편, 배터리(2)에 축적된 직류 전력에 의해 교류 모터(3)를 구동하여 주행할 경우, 스위치 회로(20a)를 온으로 하는 동시에 스위치 회로(20b)를 오프로 하고, 또한, 스위치 회로(20c)를 온으로 한다. 이에 따라, 배터리(2)의 직류 전압을 풀 브리지 회로(10)의 플러스 및 마이너스의 직류 단자에 인가한다.

이 상태에서 풀 브리지 회로(10)의 레그(LegA, LegB, LegC)의 스위치 소자(101)를 온오프 동작시킴으로써, 이들 레그(LegA, LegB, LegC)를 삼상 인버터로서 동작시킨다. 이에 의해, 배터리(2)의 직류 전압을 원하는 주파수의 삼상 교류 전압으로 변환해서 모터(3)에 인가하여, 교류 모터(3)를 구동한다.

참고로, 교류 모터(3)를 구동하는 경우에는, 레그(LegA)의 스위칭에 의해 트랜스포머(21)의 일차측에 전압이 인가되는 일이 없도록, 레그(LegD)를 레그(LegA)와 동일한 패턴으로 온오프시킬 필요가 있다.

상기 제 1 실시형태에 의하면, 배터리(2)의 충전 시에는 레그(LegB, LegC)에 의해 역률을 개선하면서 AC/DC 변환을 행하고, 또한, 레그(LegA, LegD)를 DC/AC 변환 동작시킴으로써 고주파의 교류 전압을 얻을 수 있다. 이 때문에, 도 12의 종래 기술에 비해 트랜스포머(21)의 소형화가 가능하다.

또한, 레그(LegA)는, 트랜스포머(21)의 일차측에 교류 전압을 공급하는 DC/AC 변환 회로의 일부의 레그와, 교류 모터(3)를 구동하는 인버터의 일부의 레그를 겸용으로 하고 있기 때문에, 부품 수의 삭감에 따른 구성의 간략화, 장치의 소형화, 저비용화가 가능해진다.

다음으로, 도 2는, 본 발명의 제 2 실시형태를 나타낸 회로도이다. 도 2에 있어서, 도 1의 구성 요소와 동일한 것에는 동일한 부호를 사용하며, 이하에서는 도 1과 상이한 부분을 중심으로 설명한다.

본 실시형태에서는, 교류 전원(1)의 양단과 콘덴서(23a)의 양단 사이에 제 2 스위치 회로(20b)가 접속되고, 콘덴서(23a) 및 리액터(22a)의 직렬 회로와, 전력 변환 회로로서의 풀 브리지 회로(10A)의 직류 단자와의 사이에, PFC 회로(12)가 접속되어 있다.

참고로, 풀 브리지 회로(10A)는, 반도체 스위치 소자(101)로서 IGBT를 상하 아암에 구비한 3개의 레그(LegA, LegB, LegC)와, 반도체 스위치 소자(102)로서 MOSFET를 상하 아암에 구비한 레그(LegE)에 의해 구성되어 있다. 여기서, 레그(LegE)의 스위치 소자(102)가 MOSFET인 이유에 대해서는 후술한다.

레그(LegA, LegB, LegC)의 교류 단자와 교류 모터(3) 사이에 접속된 제 4 스위치 회로(20d)는, 레그(LegA)의 교류 단자를 교류 모터(3)에 접속하는 스위치(S_D1) 외에, 레그(LegA, LegB)의 교류 단자끼리의 단락(短絡) 동작과 레그(LegB)의 교류 단자를 교류 모터(3)에 접속하는 동작을 선택적으로 행하는 스위치(S_D2)와, 레그(LegB, LegC)의 교류 단자끼리의 단락 동작과 레그(LegC)의 교류 단자를 교류 모터(3)에 접속하는 동작을 선택적으로 행하는 스위치(S_D3)를 구비하고 있다.

이어서, 본 실시형태의 동작에 대해 설명한다.

배터리(2)의 충전 시에는, 스위치 회로(20d)의 스위치(S_D1, S_D2, S_D3)의 상태를, 풀 브리지 회로(10A)와 교류 모터(3)를 분리하고, 또한, 풀 브리지 회로(10A)의 레그(LegA, LegB, LegC)의 교류 단자끼리를 단락시키는 상태로 한다. 또한, 스위치 회로(20b)를 온으로 하여 교류 전원(1)의 에너지를 PFC 회로(12)에 공급가능하도록 하는 동시에, 스위치 회로(20c)를 오프로 하여, 풀 브리지 회로(10A)로부터 트랜스포머(21), AC/DC 변환 회로(11)를 통해 배터리(2)에 에너지가 공급되는 상태로 한다.

이 상태에서 PFC 회로(12)에 의해 역률을 제어하면서, 교류 전원(1)의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 그 직류 전압을 레그(LegA∼LegE)에 의해 원하는 주파수의 펄스 형상 고주파 교류 전압으로 변환하여 트랜스포머(21)의 일차측에 인가한다. 그리고, 트랜스포머(21)의 권수비에 따라 이차측으로 출력되는 고주파 교류 전압을 AC/DC 변환 회로(11)에 의해 직류 전압으로 변환하여, 리액터(22b)를 통해 배터리(2)에 인가함으로써 배터리(2)를 충전한다.

한편, 배터리(2)에 축적된 직류 전력에 의해 교류 모터(3)를 구동하여 주행하는 경우에는, 스위치 회로(20d)의 스위치(S_D1, S_D2, S_D3)의 상태를, 레그(LegA, LegB, LegC)의 교류 단자끼리의 단락을 해제하여 교류 모터(3)에 접속하는 상태로 한다. 또한, 스위치 회로(20b)를 오프로 하는 동시에 스위치 회로(20c)를 온으로 하여, 배터리(2)로부터 풀 브리지 회로(10A)의 레그(LegA, LegB, LegC)를 통해 교류 모터(3)에 에너지가 공급되는 상태로 한다.

이 상태에서 레그(LegA, LegB, LegC)의 스위치 소자(101)를 온오프 동작시킴으로써, 이들 레그(LegA, LegB, LegC)를 삼상 인버터로서 동작시킨다. 이로써, 배터리(2)의 직류 전압을 원하는 주파수의 삼상 교류 전압으로 변환해서 교류 모터(3)에 인가하여, 교류 모터(3)를 구동한다.

참고로, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 교류 모터(3)를 구동하는 경우에는 레그(LegA)의 스위칭에 의해 트랜스포머(21)의 일차측에 전압이 인가되는 일이 없도록, 레그(LegE)를 레그(LegA)와 동일한 패턴으로 온오프시킬 필요가 있다.

상기 제 2 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로 트랜스포머(21)의 소형화가 가능하다.

또한, 레그(LegA)는, 트랜스포머(21)의 일차측에 교류 전압을 공급하는 DC/AC 변환 회로의 일부의 레그와, 교류 모터(3)를 구동하는 인버터의 일부의 레그를 겸용으로 하고 있기 때문에, 회로 구성의 간략화, 장치의 소형화, 저비용화가 가능해진다.

도 3은, 제 2 실시형태에 있어서, 외부의 교류 전원(1)에 의해 배터리(2)를 충전하는 경우의, 풀 브리지 회로(10A)의 개략적인 등가회로도이다.

배터리(2)의 충전 시에, 스위치 회로(20d)는 풀 브리지 회로(10A)와 교류 모터(3)를 분리하고, 또한, 레그(LegA, LegB, LegC)의 교류 단자끼리를 단락시키는 상태로 되어 있다. 즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 트랜스포머(21)의 일차측에는, 레그(LegA, LegB, LegC)가 병렬 접속된 합성 레그와, 레그(LegE)에 의해 구성되는 풀 브리지 회로(10A)가 접속되게 된다.

도 4는, 상기 풀 브리지 회로(10A)를 이용하여 트랜스포머(21)의 일차측에 전압을 인가하는 경우의 인가 전압(V_TR1)과, LegA, LegB, LegC, LegE의 스위칭 함수(S_LegA, S_LegB, S_LegC, S_LegE)와의 관계를 나타낸 것이다. 여기서, 각 레그의 상부(上) 아암측의 스위치 소자를 Q_up이라 하고, 하부(下) 아암측의 스위치 소자를 Q_Low라 할 때, 스위칭 함수＝1이라면 해당 레그의 스위치 소자(Q_up)가 ON, 스위치 소자(Q_Low)가 OFF인 상태를 나타내고, 스위칭 함수＝0이라면 해당 레그의 스위치 소자(Q_up, Q_Low)가 모두 OFF인 상태를 나타내고, 스위칭 함수＝－1이라면 해당 레그의 스위치 소자(Q_up)가 OFF, 스위치 소자(Q_Low)가 ON인 상태를 나타내는 것으로 한다.

도 4로부터 알 수 있듯이, 본 실시형태에서는, 트랜스포머(21)에 원하는 전압(V_TR1)을 인가하기 위한 스위칭 동작으로서, 교류 단자끼리가 단락되어 있는 레그(LegA, LegB, LegC)의 동작 주파수가 전압(V_TR1)의 주파수의 1/3이 되도록, 레그(LegA, LegB, LegC)를 교대로 동작시킨다.

환언하자면, 제 4 스위치 회로(20d)에 의해 풀 브리지 회로(10A)의 레그(LegA, LegB, LegC)의 교류 단자끼리를 단락시켜서 트랜스포머(21)의 일차측의 일단(一端)에 접속하였을 때, 해당 교류 단자의 출력전압의 주파수가, 트랜스포머(21)의 일차측의 타단(他端)에 접속되는 다른 레그(LegE)의 교류 단자의 출력전압의 주파수와 일치하도록, 레그(LegA, LegB, LegC, LegE)의 각 스위치 소자를 스위칭한다. 이러한 스위칭 동작은, 예컨대 도 5에 나타낸 제어 회로에 의해 실현가능하다.

즉, 도 5에 있어서, 풀 브리지 회로(10A)를 동작시키기 위한 듀티 명령값(duty command value; Duty*)과 2종류의 반송파(carrier wave)(Carrier1, Carrier2)를 비교기(comparator)(30a, 30b)에 의해 비교하여 두 개의 스위칭 펄스 신호를 생성하고, 그 일방을 레그(LegE)의 구동 펄스(PulseE)로 하고, 타방을 출력처 선택 수단(31)에 입력한다. 여기서, 반송파(Carrier1, Carrier2)는, 주파수가 전압(V_TR1)과 동일하고, 위상이 서로 180° 상이하다.

출력처 선택 수단(31)은, 예컨대 디멀티플렉서(demultiplexer)와 같은 기능을 가지고 있으며, 출력처 선택 신호(Select Signal)에 따라, 입력 신호(비교기(30b)의 출력 신호)의 출력처를 A, B, C 중 어느 하나에 할당한다. 출력처 선택 수단(31)의 출력(A, B, C)은, 각각 레그(LegA, LegB, LegC)의 구동 펄스(Pulse A, Pulse B, Pulse C)로 하고, 출력처 선택 신호(Select Signal)는 구동 펄스(Pulse A, Pulse B, Pulse C)가 도 4에 나타낸 스위칭 함수(S_LegA, S_LegB, S_LegC, S_LegE)의 상태를 실현하도록 부여한다.

여기서, 레그(LegE)의 스위치 소자(102)를 MOSFET로 함으로써, 레그(LegA, LegB, LegC)의 스위치 소자(101)가 IGBT이더라도, 트랜스포머(21)의 일차측으로의 인가 전압을 MOSFET의 동작 주파수와 동등한 주파수의 고주파 전압으로 할 수 있어, 트랜스포머(21)의 소형화를 달성할 수 있다.

다음으로, 도 6은, 본 발명의 제 3 실시형태를 나타낸 회로도이다. 본 실시형태는, 복수 대, 예컨대 2대의 모터/제네레이터를 가지는 시스템에 관한 것이다. 여기서, 모터/제네레이터는, 교류 모터 및 교류발전기의 양 기능을 구비한 회전기이다.

도 6에 나타낸 제 3 실시형태에서는, 우선, 도 2의 교류 모터(3)를 대신하여 제 1 모터/제네레이터(4a)를 접속한다. 또한, 제 2 모터/제네레이터(4b)에, 제 1 스위치 회로(20a)를 통해, 전력 변환 회로로서의 풀 브리지 회로(10B)의 교류 단자를 접속한다. 상기 풀 브리지 회로(10B)는, 풀 브리지 회로(10A)와 마찬가지로 레그(LegA, LegB, LegC)에 의해 구성되어 있으며, 풀 브리지 회로(10B)의 직류 단자는 콘덴서(23b)의 양단에 접속되어 있다.

또한, 교류 전원(1)의 양단에 리액터(22a) 및 콘덴서(23a)를 접속하고, 이들의 직렬 회로의 양단을, 제 2 스위치 회로(20b)를 통해 스위치(S_A2, S_A3)의 각 일단(풀 브리지 회로(10B)측의 각 일단)에 각각 접속한다. 이 제 3 실시형태에서는, 도 2에 있어서의 PFC 회로(12)가 제거되어 있다.

참고로, 도시되어 있지 않지만, 풀 브리지 회로(10B), 스위치 회로(20a) 및 모터/제네레이터(4b)를 조합한 회로를, 풀 브리지 회로(10A)에 대해 추가로 복수, 병렬로 접속하여, 전체적으로 3대 이상의 모터/제네레이터를 구동하도록 구성해도 된다.

이하에서는, 본 실시형태의 동작에 대해 설명한다.

교류 전원(1)에 의해 배터리(2)를 충전하는 경우에는, 제 4 스위치 회로(20d)를, 풀 브리지 회로(10A)와 제 1 모터/제네레이터(4a)를 분리하고, 또한, 레그(LegA, LegB, LegC)의 교류 단자끼리를 단락시키는 상태로 한다. 그리고, 제 1 스위치 회로(20a)를 오프로 하여, 풀 브리지 회로(10B)와 제 2 모터/제네레이터(4b)를 분리하고, 제 2 스위치 회로(20b)를 온으로 하여 교류 전원(1)으로부터 에너지를 풀 브리지 회로(10B)에 공급가능한 상태로 한다. 또한, 제 3 스위치 회로(20c)를 오프로 함으로써, 풀 브리지 회로(10A)로부터 트랜스포머(21), AC/DC 변환 회로(11), 리액터(22b)를 통해 배터리(2)에 에너지가 공급되는 상태로 한다.

이 상태에서, 풀 브리지 회로(10B)에 의해 역률을 제어하면서 교류 전원(1)의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 그 직류 전압을 풀 브리지 회로(10A)의 레그(LegA∼LegE)에 의해 원하는 주파수의 펄스 형상 고주파 교류 전압으로 변환하여 트랜스포머(21)의 일차측에 인가한다. 그리고, 권수비에 따라 트랜스포머(21)의 이차측으로 출력되는 고주파 교류 전압을 AC/DC 변환 회로(11)에 의해 직류 전압으로 변환하여, 배터리(2)를 충전한다.

이때, 풀 브리지 회로(10A)의 레그(LegA, LegB, LegC, LegE)의 스위칭 함수는, 도 4에 설명한 바와 같이 부여하면 된다.

한편, 배터리(2)에 축적된 직류 전력에 의해 모터/제네레이터(4a, 4b)를 구동하여 주행하는 경우, 스위치 회로(20d)에 의해 풀 브리지 회로(10A)의 레그(LegA, LegB, LegC)의 교류 단자끼리의 단락 상태를 해제하는 동시에, 이들 교류 단자를 모터/제네레이터(4a)에 접속한다. 또한, 스위치 회로(20a)를 온으로 하는 동시에 스위치 회로(20b)를 오프로 하고, 또한, 스위치 회로(20c)를 온으로 한다.

이로써, 배터리(2)로부터 풀 브리지 회로(10A, 10B)를 통해 모터/제네레이터(4a, 4b)에 에너지가 공급되도록 하고, 또한, 모터/제네레이터(4a, 4b)가 발전(發電)한 에너지를 배터리(2)에 공급(회생)할 수 있는 상태로 한다.

이 상태에서, 풀 브리지 회로(10A, 10B)를 삼상 인버터로서 동작시켜서, 배터리(2)의 직류 전압을 원하는 삼상 교류 전압으로 변환하여 교류 모터(모터/제네레이터(4a, 4b))를 구동한다. 또한, 풀 브리지 회로(10A, 10B)를 삼상 정류 동작시켜서, 교류발전기(모터/제네레이터(4a, 4b))에 의해 발전한 삼상 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 배터리(2)에 공급함으로써, 배터리(2)를 충전하는 것도 가능하다.

참고로, 상기한 바와 같이, 모터/제네레이터(4a)를 교류 모터로서 구동하는 경우에는, 레그(LegA)의 스위칭에 의해 트랜스포머(21)의 일차측에 전압이 인가되는 일이 없도록, 레그(LegE)를 레그(LegA)와 동일한 패턴으로 온오프시킬 필요가 있다.

다음으로, 도 7은 본 발명의 제 4 실시형태를 나타낸 회로도이다.

이 제 4 실시형태는, 도 1에 나타낸 제 1 실시형태를 일부 개량한 것이며, 이하에서는 도 1과 상이한 부분을 중심으로 설명한다.

도 7에 있어서, 제 1 전력 변환 회로로서의 풀 브리지 회로(10B)는, 도 1의 풀 브리지 회로(10)로부터 레그(LegD)를 제거한 것이다. 또한, 13은, 2개의 반도체 스위치 소자(101)를 직렬로 접속한 레그로 이루어진 승압용의 제 2 전력 변환 회로로서의 DC/DC 변환 회로이다. 상기 DC/DC 변환 회로(13)는, 풀 브리지 회로(10B)의 레그(LegA, LegB, LegC) 및 콘덴서(23b)와 병렬로 접속되어 있다.

또한, DC/DC 변환 회로(13)의 상하 아암의 접속점은 리액터(22c)를 통해 제 3 스위치 회로(20c)의 스위치(S_C1)의 일단에 접속되어 있는 동시에, 트랜스포머(21)의 일차 코일의 일단에 접속되어 있다. 그리고, 트랜스포머(21)의 일차 코일의 타단은 레그(LegA)의 상하 아암의 접속점에 접속되어 있다.

트랜스포머(21)의 이차측에는, 리액터(22b)를 통해 스위치(S_E1, S_E2)로 이루어진 제 5 스위치 회로(20e)가 접속되고, 상기 스위치 회로(20e)는 배터리(2)의 양단에 접속되어 있다.

이하에서는, 이러한 제 4 실시형태의 동작에 대해 설명한다.

외부의 교류 전원(1)에 의해 배터리(2)를 충전하는 경우, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 2 스위치 회로(20b)를 온으로 하고, 제 1 스위치 회로(20a), 제 3 스위치 회로(20c)를 오프로 한다. 이에 더하여, 제 4 실시형태에서는, 제 5 스위치 회로(20e)를 온으로 한다.

이 상태에서, 풀 브리지 회로(10B)의 레그(LegB, LegC)의 스위칭 동작에 의해 역률 제어를 행하면서, 교류 전원(1)의 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 상기 직류 전압을, 레그(LegA) 및 DC/DC 변환 회로(13)의 레그의 스위칭 동작에 의해 원하는 주파수의 펄스 형상 고주파 교류 전압으로 변환하여, 트랜스포머(21)의 일차측에 인가한다. 이에 의해, 권수비에 따라 트랜스포머(21)의 이차측으로 출력되는 고주파 교류 전압을 AC/DC 변환 회로(11)에 의해 직류 전압으로 변환하여, 리액터(22b) 및 스위치 회로(20e)를 통해 배터리(2)에 공급함으로써, 배터리(2)를 충전한다.

한편, 배터리(2)에 축적된 직류 전력에 의해 교류 모터(3)를 구동하여 주행하는 경우에는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 스위치 회로(20a)를 온으로 하는 동시에 스위치 회로(20b)를 오프로 하고, 스위치 회로(20c)를 온으로 한다. 또한, 본 제 4 실시형태에서는, 스위치 회로(20e)를 오프로 한다.

이 상태에서, DC/DC 변환 회로(13)를 초퍼(Chopper) 동작시킴으로써 배터리(2)의 전압을 승압하여 풀 브리지 회로(10B)의 직류 입력 단자에 인가하고, 풀 브리지 회로(10B)의 레그(LegA, LegB, LegC)를 삼상 인버터로서 동작시킴으로써, 직류 전압을 원하는 주파수의 삼상 교류 전압으로 변환하여, 스위치 회로(20a)를 통해 교류 모터(3)를 구동한다.

이 제 4 실시형태에 있어서도, 배터리(2)의 충전 시에는 레그(LegB, LegC)에 의해 AC/DC 변환을 행하고, 레그(LegA) 및 DC/DC 변환 회로(13)의 레그의 스위칭 동작에 의해 고주파 교류 전압을 얻을 수 있다. 따라서, 트랜스포머(21)의 소형화가 가능하다.

이어서, 본 발명의 제 5 실시형태에 대해 설명한다.

전술한 제 1∼제 4 실시형태는, 단상의 교류 전원(1)을 사용한 경우를 나타낸 것이나, 본 제 5 실시형태는, 삼상의 교류 전원(1a)을 사용하는 경우를 나타낸 것이다.

우선, 도 8은, 도 1의 제 1 실시형태에 있어서의 단상의 교류 전원(1)을 대신하여 삼상의 교류 전원(1a)를 사용한 예이다. 이 경우에는, 도 1의 풀 브리지 회로(10)에 레그(LegF)를 추가하여 풀 브리지 회로(10C)를 구성함으로써, 삼상의 교류 전원(1a)에 대응시킬 수 있다. 참고로, 도 8에 있어서, 20b₁은 스위치 S_B1∼S_B3로 이루어진 제 2 스위치 회로, 22d는 리액터, 23d는 콘덴서이다.

다음으로, 도 9는, 도 2의 제 2 실시형태에 있어서의 단상의 교류 전원(1)을 대신하여 삼상의 교류 전원(1a)를 사용한 예이다. 이 경우에는, PFC 회로(12)의 교류 입력측이 모두 삼상의 교류 전원(1a)에 대응하는 구성이 된다.

도 10은, 도 6의 제 3 실시형태에 있어서의 단상의 교류 전원(1)을 대신하여 삼상의 교류 전원(1a)을 사용한 예이다. 이 경우에는, 풀 브리지 회로(10B)가 삼상 입력 사양이 되어, 배터리(2)를 충전할 때, 풀 브리지 회로(10B)를 PFC 회로로서 동작시킴으로써 삼상의 교류 전원(1a)에 대응시킬 수 있다.

참고로, 도 8∼도 10의 회로에 있어서, 배터리(2)의 충전 시의 동작, 및, 교류 모터(3) 또는 모터/제네레이터(4b)의 구동 시의 동작은, 제 1∼제 3 실시형태로부터 용이하게 유추할 수 있기 때문에, 설명을 생략한다.

또한, 각 실시형태에서는, 삼상의 교류 모터를 구동하는 경우에 대해 설명하였으나, 단상의 교류 모터를 구동할 경우에는, 스위치 회로(20a, 20d) 등을 단상 사양인 것으로 변경하고, 또한, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태에 있어서는, 모터 구동용의 인버터를 구성하는 풀 브리지 회로 중 1개의 레그(예컨대, 레그(LegC))를 제거함으로써, 본 발명을 적용할 수 있다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은, HEV나 EV에 탑재되는 경우를 비롯하여, 모터 구동용 배터리의 충전 기능을 가지는 각종의 모터 구동 장치로서 이용할 수 있다.

1, 1a : 교류 전원
2 : 배터리
3 : 교류 모터
4a, 4b : 모터/제네레이터
10, 10A, 10B, 10C : 풀 브리지 회로
11 : AC/DC 변환 회로
12 : PFC 회로
13 : DC/DC 변환 회로
20a, 20b, 20b₁, 20c, 20d, 20e : 스위치 회로
21 : 트랜스포머
22a, 22b, 22c, 22d : 리액터
23a, 23b, 23c, 23d : 콘덴서
30a, 30b : 비교기
31 : 출력처 선택 수단
101, 102 : 반도체 스위치 소자
LegA, LegB, LegC, LegD, LegE, LegF : 레그
S_A1∼S_A3, S_B1∼S_B3, S_C1, S_C2, S_D1∼S_D3, S_E1, S_E2 : 스위치

Claims

배터리의 직류 전압을 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 교류 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서,
상하 아암에 반도체 스위치 소자를 각각 가지는 복수의 레그(leg)를 병렬로 접속하여 상기 전력 변환 회로를 구성하며,
상기 전력 변환 회로를 교류 전원에 접속한 상태에서 상기 전력 변환 회로로부터 출력되는 고주파 교류 전압을 트랜스포머 및 교류/직류 변환 회로를 통해 직류 전압으로 변환하고, 상기 직류 전압에 의해 상기 배터리를 충전하는 동시에,
상기 교류 전원을 상기 전력 변환 회로로부터 분리한 상태에서 상기 배터리의 직류 전압을 상기 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
배터리의 직류 전압을 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 교류 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서,
상하 아암에 반도체 스위치 소자를 각각 가지는 복수의 레그를 병렬로 접속하여 구성된 전력 변환 회로와,
상기 전력 변환 회로를 구성하는 복수의 레그의 교류 단자와 상기 교류 모터와의 사이에 접속된 제 1 스위치 회로와,
상기 전력 변환 회로를 구성하는 복수의 레그의 교류 단자와 교류 전원과의 사이에 접속된 제 2 스위치 회로와,
상기 배터리와 상기 전력 변환 회로의 직류 단자와의 사이에 접속된 제 3 스위치 회로와,
상기 전력 변환 회로를 구성하는 2개의 레그의 교류 단자의 사이에 일차측이 접속된 트랜스포머와,
상기 트랜스포머의 이차측에 접속되어 한 쌍의 출력 단자 간에 상기 배터리가 접속되는 교류/직류 변환 회로
를 구비하며,
제 1, 제 3 스위치 회로를 오프로 하고, 제 2 스위치 회로를 온으로 한 상태에서, 상기 교류 전원의 교류 전압을 상기 전력 변환 회로에 공급하여 고주파 교류 전압을 생성하고, 상기 고주파 교류 전력을, 상기 트랜스포머 및 상기 교류/직류 변환 회로를 통해 직류 전압으로 변환하여 상기 배터리에 공급함으로써 상기 배터리를 충전하고,
제 1, 제 3 스위치 회로를 온으로 하고, 제 2 스위치 회로를 오프로 한 상태에서, 상기 배터리의 직류 전압을 상기 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
배터리의 직류 전압을 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 교류 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서,
상하 아암에 반도체 스위치 소자를 각각 가지는 복수의 레그를 병렬로 접속하여 구성된 전력 변환 회로와,
상기 전력 변환 회로를 구성하는 복수의 레그의 교류 단자와 상기 교류 모터와의 사이에 설치되어, 상기 복수의 레그의 교류 단자끼리를 단락(短絡)시키거나, 또는 이들 교류 단자를 상기 교류 모터에 접속시킬 수 있는 제 4 스위치 회로와,
상기 전력 변환 회로의 직류 단자와 교류 전원과의 사이에, 역률 제어 회로를 통해 접속된 제 2 스위치 회로와,
상기 배터리와 상기 전력 변환 회로의 직류 단자와의 사이에 접속된 제 3 스위치 회로와,
제 4 스위치 회로에 의해 교류 단자끼리가 단락되는 상기 복수의 레그의 해당 교류 단자와 다른 레그의 교류 단자와의 사이에 일차측이 접속된 트랜스포머와,
상기 트랜스포머의 이차측에 접속되어 한 쌍의 출력 단자 간에 상기 배터리가 접속되는 교류/직류 변환 회로
를 구비하며,
제 2 스위치 회로를 온으로 하는 동시에 제 3 스위치 회로를 오프로 하고, 또한, 제 4 스위치 회로에 의해 상기 복수의 레그의 교류 단자끼리를 단락시킨 상태에서, 상기 교류 전원의 교류 전압을 상기 역률 제어 회로를 통해 상기 전력 변환 회로에 의해 고주파 교류 전압으로 변환하고, 상기 고주파 교류 전압을, 상기 트랜스포머 및 상기 교류/직류 변환 회로를 통해 직류 전압으로 변환하여 상기 배터리에 공급함으로써 상기 배터리를 충전하고,
제 2 스위치 회로를 오프로 하는 동시에 제 3 스위치 회로를 온으로 하고, 또한, 제 4 스위치 회로에 의해 상기 복수의 레그의 교류 단자를 상기 교류 모터에 접속한 상태에서, 상기 배터리의 직류 전압을 상기 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
배터리의 직류 전압을 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 복수 대의 교류 모터를 구동하는 모터 구동 장치이며, 상기 교류 모터가, 교류발전기로서도 동작가능한 모터/제네레이터에 의해 구성된 모터 구동 장치로서,
상하 아암에 반도체 스위치 소자를 각각 가지는 복수의 레그를 병렬로 접속하여 구성된 복수 대의 전력 변환 회로와,
상기 복수 대의 전력 변환 회로 중, 하나의 전력 변환 회로를 구성하는 복수의 레그의 교류 단자와 하나의 모터/제네레이터와의 사이에 설치되어, 상기 복수의 레그의 교류 단자끼리를 단락시키거나, 또는 이들 교류 단자를 하나의 모터/제네레이터에 접속시킬 수 있는 제 4 스위치 회로와,
상기 복수 대의 전력 변환 회로 중, 다른 전력 변환 회로를 구성하는 복수의 레그의 교류 단자와 교류 전원과의 사이에 접속된 제 2 스위치 회로와,
상기 다른 전력 변환 회로를 구성하는 복수의 레그의 교류 단자와 다른 모터/제네레이터와의 사이에 접속된 제 1 스위치 회로와,
상기 배터리와 상기 하나의 전력 변환 회로의 직류 단자와의 사이에 접속된 제 3 스위치 회로와,
제 4 스위치 회로에 의해 교류 단자끼리가 단락되는 상기 복수의 레그의 해당 교류 단자와 다른 레그의 교류 단자와의 사이에 일차측이 접속된 트랜스포머와,
상기 트랜스포머의 이차측에 접속되어 한 쌍의 출력 단자 간에 상기 배터리가 접속되는 교류/직류 변환 회로
를 구비하며,
제 1, 제 3 스위치 회로를 오프로 하는 동시에 제 2 스위치 회로를 온으로 하고, 또한, 제 4 스위치 회로에 의해 상기 복수의 레그의 교류 단자끼리를 단락시킨 상태에서, 상기 교류 전원의 교류 전압을 상기 다른 전력 변환 회로에 의해 직류 전압으로 변환한 후에 상기 하나의 전력 변환 회로에 의해 고주파 교류 전압으로 변환하고, 상기 고주파 교류 전압을, 상기 트랜스포머 및 상기 교류/직류 변환 회로를 통해 직류 전압으로 변환하여 상기 배터리에 공급함으로써 상기 배터리를 충전하고,
제 2 스위치 회로를 오프로 하고, 제 1, 제 3 스위치 회로를 온으로 하고, 또한, 제 4 스위치 회로에 의해 상기 복수의 레그의 교류 단자를 상기 하나의 모터/제네레이터에 접속한 상태에서, 상기 배터리의 직류 전압을 상기 하나의 전력 변환 회로 및 상기 다른 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 각 모터/제네레이터에 공급하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
배터리의 직류 전압을 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 교류 모터를 구동하는 모터 구동 장치로서,
상하 아암에 반도체 스위치 소자를 각각 가지는 복수의 레그를 병렬로 접속하여 구성된 제 1 전력 변환 회로와,
상하 아암에 반도체 스위치 소자를 각각 가지는 단일 레그에 의해 구성되어, 제 1 전력 변환 회로에 병렬로 접속되는 승압용의 제 2 전력 변환 회로와,
제 1 전력 변환 회로를 구성하는 복수의 레그의 교류 단자와 상기 교류 모터와의 사이에 접속된 제 1 스위치 회로와,
제 1 전력 변환 회로를 구성하는 복수의 레그의 교류 단자와 교류 전원과의 사이에 접속된 제 2 스위치 회로와,
상기 배터리와 제 2 전력 변환 회로와의 사이에 접속된 제 3 스위치 회로와,
제 1 전력 변환 회로의 1개의 레그의 상하 아암 접속점과 제 2 전력 변환 회로의 상하 아암 접속점과의 사이에 일차측이 접속된 트랜스포머와,
상기 트랜스포머의 이차측에 접속된 교류/직류 변환 회로와,
상기 교류/직류 변환 회로의 출력측과 상기 배터리와의 사이에 접속된 제 5 스위치 회로
를 구비하며,
제 1, 제 3 스위치 회로를 오프로 하고, 제 2, 제 5 스위치 회로를 온으로 한 상태에서 상기 교류 전원의 교류 전압을 제 1 전력 변환 회로에 공급하고, 제 1 전력 변환 회로의 1개의 레그와 제 2 전력 변환 회로에 의한 직류/교류 변환 동작에 의해 고주파 교류 전압을 생성하고, 상기 고주파 교류 전압을, 상기 트랜스포머 및 상기 교류/직류 변환 회로를 통해 직류 전압으로 변환하여 상기 배터리에 공급함으로써 상기 배터리를 충전하고,
제 1, 제 3 스위치 회로를 온으로 하고, 제 2, 제 5 스위치 회로를 오프로 한 상태에서, 상기 배터리의 직류 전압을 제 2 전력 변환 회로에 의해 승압한 후, 제 1 전력 변환 회로에 의해 교류 전압으로 변환하여 상기 교류 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력 변환 회로를 구성하는 일부의 레그를, 상기 배터리를 충전할 때의 직류/교류 변환 동작, 및, 상기 교류 모터를 구동할 때의 직류/교류 변환 동작에 공용(共用)하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제 5항에 있어서,
제 1 전력 변환 회로를 구성하는 일부의 레그를, 상기 배터리를 충전할 때의 직류/교류 변환 동작, 및, 상기 교류 모터를 구동할 때의 직류/교류 변환 동작에 공용하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제 3항에 있어서,
제 4 스위치 회로에 의해 상기 전력 변환 회로의 복수의 레그의 교류 단자끼리를 단락시켜서 상기 트랜스포머의 일차측의 일단(一端)에 접속하였을 때, 해당 교류 단자의 출력전압의 주파수가, 상기 트랜스포머의 일차측의 타단(他端)에 접속되는 다른 레그의 교류 단자의 출력전압의 주파수와 일치하도록, 상기 전력 변환 회로의 각 레그의 반도체 스위치 소자를 스위칭하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제 4항에 있어서,
제 4 스위치 회로에 의해 상기 하나의 전력 변환 회로의 복수의 레그의 교류 단자끼리를 단락시켜서 상기 트랜스포머의 일차측의 일단에 접속하였을 때, 해당 교류 단자의 출력전압의 주파수가, 상기 트랜스포머의 일차측의 타단에 접속되는 다른 레그의 교류 단자의 출력전압의 주파수와 일치하도록, 상기 하나의 전력 변환 회로의 각 레그의 반도체 스위치 소자를 스위칭하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 교류 전원이 단상(單相) 전원 또는 삼상(三相) 전원인 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.