JP2024141663A - Power Supplies - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載される電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device mounted on a vehicle.
従来、様々なモータが利用されている。このようなモータとして、例えばロータに界磁巻線を有し、ステータにステータコイルを有する巻線界磁モータがある。下記に出典を示す特許文献１に記載の回転電機の制御装置は、車両に搭載されるバッテリからの出力に基づいて、ステータのステータコイルに電力供給を行うインバータと、当該バッテリからの出力に基づいて、界磁巻線に電力供給を行う界磁通電回路とを備えている。インバータは、モータの相数に応じて３つのレグを有して構成され、界磁通電回路は、界磁巻線を流れる電流の方向を変更可能に２つのレグを有して構成されている。
Conventionally, various motors have been used. For example, one such motor is a wound field motor having a field winding on the rotor and a stator coil on the stator. The control device for a rotating electric machine described in
また、車両に搭載されるバッテリには、特許文献２に記載されるような充電器を用いて外部からの電力に基づいて充電可能に構成されているものがある。
Some batteries installed in vehicles are configured to be rechargeable from external power using a charger such as that described in
例えば、車両においては、特許文献１に記載されるような巻線界磁モータ、及び巻線界磁モータとは異なる永久磁石モータの双方を設けることが考えられる。また、このような巻線界磁モータ、及び巻線界磁モータが設けられた車両において、特許文献２に記載される充電器を設けることも考えられる。このような場合、回路規模が大きくなり、使用する部品の種類が多くなる。このため、部品管理コストが増大し、製造コストを低減する上で改善の余地がある。
For example, it is conceivable to provide a vehicle with both a wound field motor as described in
そこで、製造コストを低減可能な電源装置が求められる。 Therefore, there is a demand for a power supply device that can reduce manufacturing costs.
本発明に係る電源装置の特徴構成は、車両に搭載されるバッテリを、外部からの交流電力により充電する車載用充電器と、前記車両に搭載される永久磁石モータを駆動する第１モータ駆動部と、前記車両に搭載される巻線界磁モータを駆動する第２モータ駆動部と、を備え、前記車載用充電器が、前記交流電力を直流電力に変換する交直変換部と、当該交直変換部にて変換された前記直流電力を、前記バッテリを充電可能な直流電力に変換するコンバータと、を有し、前記コンバータは、第１変換部と第２変換部とトランスとを有し、前記第１変換部は、前記交直変換部からの前記直流電力を前記トランスの一次巻線に入力し、前記第２変換部は、前記トランスの二次巻線からの交流電力を、第１回路構成及び第１電子部品により前記バッテリを充電可能な直流電力に変換し、前記第１モータ駆動部は、第２回路構成及び第２電子部品により前記永久磁石モータのステータコイルに通電する第１インバータを備え、前記第２モータ駆動部は、第１回路構成及び第１電子部品により前記巻線界磁モータの界磁巻線に通電する界磁巻線通電部、及び第２回路構成及び第２電子部品によりステータコイルに通電する第２インバータを備え、前記第２変換部と前記界磁巻線通電部とは、回路構成及び使用される電子部品が互いに同一であり、前記第１インバータと前記第２インバータとは、回路構成及び使用される電子部品が互いに同一である点にある。 The characteristic configuration of the power supply device according to the present invention includes an on-board charger that charges a battery mounted on a vehicle with AC power from an external source, a first motor drive unit that drives a permanent magnet motor mounted on the vehicle, and a second motor drive unit that drives a wound field motor mounted on the vehicle, and the on-board charger has an AC/DC conversion unit that converts the AC power to DC power, and a converter that converts the DC power converted by the AC/DC conversion unit into DC power capable of charging the battery, and the converter has a first conversion unit, a second conversion unit, and a transformer, and the first conversion unit inputs the DC power from the AC/DC conversion unit to a primary winding of the transformer, and the second conversion unit converts the DC power from the secondary winding of the transformer The AC power from the permanent magnet motor is converted into DC power capable of charging the battery by a first circuit configuration and a first electronic component, the first motor drive unit includes a first inverter that energizes the stator coil of the permanent magnet motor by a second circuit configuration and a second electronic component, the second motor drive unit includes a field winding energization unit that energizes the field winding of the wound field motor by a first circuit configuration and a first electronic component, and a second inverter that energizes the stator coil by a second circuit configuration and a second electronic component, the second conversion unit and the field winding energization unit have the same circuit configuration and electronic components used, and the first inverter and the second inverter have the same circuit configuration and electronic components used.
このような特徴構成とすれば、電源装置において、使用される電子部品の種類を少なくすることができるので、部品管理コストを低減できる。したがって、電源装置の製造コストを低減することが可能となる。 With this type of characteristic configuration, the number of electronic components used in the power supply device can be reduced, reducing component management costs. This makes it possible to reduce the manufacturing costs of the power supply device.
本発明に係る電源装置は、車両に搭載される永久磁石モータを駆動すると共に、車両に搭載されるバッテリを充電し、且つ、車両に搭載される巻線界磁モータを駆動する。また、電源装置は、バッテリの出力に基づいて交流電力を出力することができるように構成される。以下、本実施形態の電源装置１について説明する。
The power supply device according to the present invention drives a permanent magnet motor mounted on a vehicle, charges a battery mounted on the vehicle, and drives a wound field motor mounted on the vehicle. The power supply device is also configured to be able to output AC power based on the output of the battery. The
図１は、車両１００における電源装置１及びバッテリ３の配置状態を示す図である。図１に示されるように、車両１００には、電源装置１、バッテリ３、バッテリ５、リア側トランスアクスル（Ｒｒ Ｔ／Ａ）ＴＡ１、永久磁石モータＭ１、フロント側トランスアクスル（Ｆｒ Ｔ／Ａ）ＴＡ２、及び巻線界磁モータＭ２が備えられる。
Figure 1 is a diagram showing the arrangement of a
本実施形態では、バッテリ３は、車両１００における前後方向の中央に設けられ、バッテリ５は、車両１００における前後方向の前側に設けられる。バッテリ３は、車両１００の走行させる動力源となる電力を供給する、例えば数百〔Ｖ〕の直流電圧を出力する。バッテリ５は、車両１００に搭載される装置に電力を供給する、例えば１２〔Ｖ〕の直流電圧を出力する。
In this embodiment,
永久磁石モータＭ１は、車両１００における前後方向の後側に設けられる。巻線界磁モータＭ２は、車両１００における前後方向の前側に設けられる。永久磁石モータＭ１の回転力はリア側トランスアクスルＴＡ１に伝達され、リア側トランスアクスルＴＡ１を介して後輪ＲＴが駆動される。巻線界磁モータＭ２の回転力はフロント側トランスアクスルＴＡ２に伝達され、フロント側トランスアクスルＴＡ２を介して前輪ＦＴが駆動される。
The permanent magnet motor M1 is provided at the rear of the
電源装置１は、制御部５０（図１では不図示であって、図２参照）と、車載用充電器１０１と、第１モータ駆動部１０２と、第２モータ駆動部１０９とを備える。車載用充電器１０１は、車両１００に搭載されるバッテリ３及びバッテリ５を、外部からの交流電力により充電する。車載用充電器１０１には、車両１００に設けられる充電口２から交流電力が供給される。詳細は後述するが、車載用充電器１０１はバッテリ３及びバッテリ５を充電する。したがって、車載用充電器１０１は、バッテリ３及びバッテリ５に電気的に接続される。また、車載用充電器１０１は、車両１００に設けられるコンセント４から交流電力を出力することが可能である。本実施形態では、車載用充電器１０１は、車両１００における前後方向の後側に設けられる。
The
第１モータ駆動部１０２は、充電口２から供給される交流電力、又は、バッテリ３からの直流電力により、永久磁石モータＭ１を駆動する。したがって、第１モータ駆動部１０２は、車載用充電器１０１、バッテリ３、及び永久磁石モータＭ１に、電気的に接続される。本実施形態では、第１モータ駆動部１０２は、車両１００における前後方向の後側に設けられる。
The first
第２モータ駆動部１０９は、バッテリ３からの直流電力により、巻線界磁モータＭ２を駆動する。したがって、第２モータ駆動部１０９は、バッテリ３、及び巻線界磁モータＭ２に電気的に接続される。本実施形態では、第２モータ駆動部１０９は、車両１００における前後方向の前側に設けられる。
The second
図２は、車載用充電器１０１及び第１モータ駆動部１０２の回路図である。図２に示されるように、車載用充電器１０１は、交直変換部１０と、コンバータ２０とを備えている。また、電源装置１は制御部５０を備え、車載用充電器１０１及び第１モータ駆動部１０２は制御部５０により制御される。各機能部は、永久磁石モータＭ１の駆動と、バッテリ３及びバッテリ５の充電に係る処理を行うために、ＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
Figure 2 is a circuit diagram of the
交直変換部１０は、外部からの交流電力を直流電力に変換する。外部とは、電源装置１の外部であって、車両１００に搭載されるバッテリ３及びバッテリ５とは異なる電力源である。また、交流電力とは、電圧値が所定の周期で振幅する交流電圧から構成される電力をいう。具体的には、交流電圧は、商用周波数（例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚ）で振幅し、単相三線式で供給される商用電源から取り出した２００Ｖ（実行値）の交流電圧が相当する。直流電力とは、基準電圧に対して一定の電圧値（リップル電圧は除く）となる直流電圧で構成される電力をいう。交直変換部１０は、このような交流電圧で構成される交流電力を、直流電圧で構成される直流電力に変換する。交直変換部１０は、一対の出力部１０Ａ,１０Ｂが設けられており、変換した直流電力をこの一対の出力部１０Ａ,１０Ｂを介して後述するコンバータ２０に出力する。
The AC/
交直変換部１０は、第１レグ１１と第２レグ１２とを有する。第１レグ１１、及び第２レグ１２は、出力部１０Ａ,１０Ｂに対して互いに並列に設けられる。これにより、第１レグ１１の一方の端部１１Ａと、第２レグ１２の一方の端部１２Ａとが、出力部１０Ａに接続され、第１レグ１１の他方の端部１１Ｂと、第２レグ１２の他方の端部１２Ｂとが、出力部１０Ｂに接続される。
The AC/DC
第１レグ１１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１１Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）が用いられる。スイッチング素子１１Ｈは、ドレーン端子が端部１１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１１Ｌのソース端子は端部１１Ｂに接続される。スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１１ＨＤ,１１ＬＤが設けられる。
The first leg 11 has a high-side switching element 11H and a low-side switching element 11L connected in series. In this embodiment, n-type MOS-FETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors) are used for the switching elements 11H and 11L. The drain terminal of the switching element 11H is connected to the
また、第２レグ１２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１２Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌも、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子１２Ｈは、ドレーン端子が端部１２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１２Ｌのソース端子は端部１２Ｂに接続される。スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１２ＨＤ,１２ＬＤが設けられる。
The
交直変換部１０の出力部１０Ａと出力部１０Ｂとに亘ってコンデンサ１５が設けられる。コンデンサ１５は、交直変換部１０により変換された直流電圧を平滑する。
A
リアクトルコイル３０は、第１レグ１１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌ）の間の第１ノード１１Ｎに一方の端子３０Ｂが接続される。第１レグ１１における２つのスイッチング素子の間の第１ノード１１Ｎとは、スイッチング素子１１Ｈのソース端子とスイッチング素子１１Ｌのドレーン端子とを接続する線（例えば基板の配線パターンや、ハーネス等のケーブル）である。もちろん、スイッチング素子１１Ｈのソース端子や、スイッチング素子１１Ｌのドレーン端子であってもよい。リアクトルコイル３０は２つの端子３０Ａ,３０Ｂを有しており、端子３０Ｂが第１ノード１１Ｎに接続される。
One terminal 30B of the
リアクトルコイル３０の他方の端子３０Ａと第２レグ１２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌ）の間の第２ノード１２Ｎとに亘って、交流電力が供給される。第２レグ１２における２つのスイッチング素子の間の第２ノード１２Ｎとは、スイッチング素子１２Ｈのソース端子とスイッチング素子１２Ｌのドレーン端子とを接続する線（例えば基板の配線パターンや、ハーネス等のケーブル）である。もちろん、スイッチング素子１２Ｈのソース端子や、スイッチング素子１２Ｌのドレーン端子であってもよい。リアクトルコイル３０の端子３０Ａは交流電力が供給される充電口２の一方の端子に接続され、充電口２の他方の端子は第２ノード１２Ｎに接続される。したがって、交直変換部１０は、第１レグ１１が有するスイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌと、第２レグ１２が有するスイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌとにより、交流電力を直流電力に変換する。
AC power is supplied across the
コンバータ２０は、交直変換部１０にて変換された直流電力を、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換する。交直変換部１０にて変換された直流電力とは、交直変換部１０の出力部１０Ａ,１０Ｂから出力される直流電力である。バッテリ３とは、電源装置１が充電する車両１００に搭載されるバッテリであって、コンバータ２０からの直流電力に基づいて充電される。バッテリ３の充電は、任意の電圧値の直流電圧で行われるが、交直変換部１０から出力される直流電力を構成する直流電圧の電圧値は、任意の値である。コンバータ２０は、交直変換部１０から出力される直流電圧の電圧値を、バッテリ３の充電に必要な任意の直流電圧に変換する。
The
本実施形態のコンバータ２０は、第１変換部２１、第２変換部２２、第３変換部２３、及びトランス２４を有する。本実施形態では、トランス２４は一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂと三次巻線２４Ｃとを有する、絶縁型のマルチポートトランスが用いられる。
The
第１変換部２１は、交直変換部１０からの直流電力をトランス２４の一次巻線２４Ａに入力する。第１変換部２１は、第３レグ２１１及び第４レグ２１２を有し、第３レグ２１１と第４レグ２１２とは、出力部１０Ａ,１０Ｂに対して互いに並列に設けられる。したがって、第３レグ２１１の一方の端部２１１Ａと、第４レグ２１２の一方の端部２１２Ａとが、出力部１０Ａに接続され、第３レグ２１１の他方の端部２１１Ｂと、第４レグ２１２の他方の端部２１２Ｂとが、出力部１０Ｂに接続される。
The
第３レグ２１１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２１１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２１１Ｌを有する。スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２１１Ｈは、ドレーン端子が端部２１１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２１１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２１１Ｌのソース端子は端部２１１Ｂに接続される。スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２１１ＨＤ,２１１ＬＤが設けられる。
The
第４レグ２１２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２１２Ｌを有する。スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２１２Ｈは、ドレーン端子が端部２１２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２１２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２１２Ｌのソース端子は端部２１２Ｂに接続される。スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２１２ＨＤ,２１２ＬＤが設けられる。
The
一次巻線２４Ａは、第３レグ２１１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌ）の間の第３ノード２１１Ｎと、第４レグ２１２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌ）の間の第４ノード２１２Ｎとに亘って設けられる。本実施形態では、一次巻線２４Ａの巻き始め端が第３ノード２１１Ｎに接続され、一次巻線２４Ａの巻き終わり端が第４ノード２１２Ｎに接続される。
The primary winding 24A is provided across a third node 211N between the two switching elements (switching element 211H and switching element 211L) in the
二次巻線２４Ｂには、一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた電流（交番電流）が流れ、また、一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた電圧（交番電圧）が生じる。 A current (alternating current) according to the turns ratio between the primary winding 24A and the secondary winding 24B flows through the secondary winding 24B, and a voltage (alternating voltage) according to the turns ratio between the primary winding 24A and the secondary winding 24B is generated.
第２変換部２２は、トランス２４の二次巻線２４Ｂからの交流電力を整流し、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換する。第２変換部２２は、第５レグ２２１及び第６レグ２２２を有し、第５レグ２２１と第６レグ２２２とは、コンバータ２０の出力部２０Ａ,２０Ｂに対して互いに並列に設けられる。したがって、第５レグ２２１の一方の端部２２１Ａと、第６レグ２２２の一方の端部２２２Ａとが、出力部２０Ａに接続され、第５レグ２２１の他方の端部２２１Ｂと、第６レグ２２２の他方の端部２２２Ｂとが、出力部２０Ｂに接続される。
The
第５レグ２２１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２２１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２２１Ｌを有する。スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２２１Ｈは、ドレーン端子が端部２２１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２２１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２２１Ｌのソース端子は端部２２１Ｂに接続される。スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２２１ＨＤ,２２１ＬＤが設けられる。
The
第６レグ２２２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２２２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２２２Ｌを有する。スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２２２Ｈは、ドレーン端子が端部２２２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２２２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２２２Ｌのソース端子は端部２２２Ｂに接続される。スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２２２ＨＤ,２２２ＬＤが設けられる。
The
上述した二次巻線２４Ｂは、第５レグ２２１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌ）の間の第５ノード２２１Ｎと、第６レグ２２２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌ）の間の第６ノード２２２Ｎとに亘って設けられる。本実施形態では、二次巻線２４Ｂの巻き始め端が、リアクトルＬを介して第５ノード２２１Ｎに接続され、二次巻線２４Ｂの巻き終わり端が第６ノード２２２Ｎに接続される。
The secondary winding 24B described above is provided across a fifth node 221N between the two switching elements (switching
コンバータ２０の出力部２０Ａと出力部２０Ｂとに亘ってコンデンサ２５が設けられる。コンデンサ２５は、コンバータ２０により変換された直流電圧を平滑する。
A
三次巻線２４Ｃには、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた電流（交番電流）が流れ、また、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた電圧（交番電圧）が生じる。第３変換部２３は、三次巻線２４Ｃに生じる電圧(交番電圧)を整流し、第２変換部２２から出力される直流電圧の電圧値よりも低い電圧値（例えば１２Ｖ）の直流電圧で構成される直流電力に変換する。
A current (alternating current) according to the turn ratio between the primary winding 24A and the tertiary winding 24C flows through the tertiary winding 24C, and a voltage (alternating voltage) according to the turn ratio between the primary winding 24A and the tertiary winding 24C is generated. The
本実施形態では、三次巻線２４Ｃは、第１三次巻線２４ＣＡと第２三次巻線２４ＣＢとを有する。第１三次巻線２４ＣＡと第２三次巻線２４ＣＢとは、第１三次巻線２４ＣＡの巻き始め端と第２三次巻線２４ＣＢの巻き終わり端とが接続して設けられる。第１三次巻線２４ＣＡの巻き始め端には、ドレーン端子が接続されたスイッチング素子Ｓ９が設けられ、第２三次巻線２４ＣＢの巻き終わり端には、ドレーン端子が接続されたスイッチング素子Ｓ１０が設けられる。スイッチング素子Ｓ９のソース端子とスイッチング素子Ｓ１０のソース端子とは端子２０Ｄに接続される。スイッチング素子Ｓ９及びスイッチング素子Ｓ１０の夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。なお、スイッチング素子Ｓ９及びスイッチング素子Ｓ１０の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオードＳ９Ｄ,Ｓ１０Ｄが設けられる。
In this embodiment, the tertiary winding 24C has a first tertiary winding 24CA and a second tertiary winding 24CB. The first tertiary winding 24CA and the second tertiary winding 24CB are provided by connecting the winding start end of the first tertiary winding 24CA and the winding end end of the second tertiary winding 24CB. A switching element S9 with a drain terminal connected is provided at the winding start end of the first tertiary winding 24CA, and a switching element S10 with a drain terminal connected is provided at the winding end end of the second tertiary winding 24CB. The source terminal of the switching element S9 and the source terminal of the switching element S10 are connected to the terminal 20D. The gate terminals of the switching elements S9 and S10 are connected to the
第１三次巻線２４ＣＡの巻き終わり端及び第２三次巻線２４ＣＢの巻き始め端は、リアクトルコイル２３Ｌの一方の端子に接続される。リアクトルコイル２３Ｌの他方の端子は、端子２０Ｃに接続される。更に、端子２０Ｃと端子２０Ｄとに亘ってコンデンサ２６が設けられる。第３変換部２３は、三次巻線２４Ｃに生じる交流電力を、スイッチング素子Ｓ９とスイッチング素子Ｓ１０とにより、同期整流により直流電圧で構成される直流電力に変換する。
The winding end of the first tertiary winding 24CA and the winding start of the second tertiary winding 24CB are connected to one terminal of the
切替部４０は、コンバータ２０の変換動作を切り替える。コンバータ２０の変換動作とは、コンバータ２０により行われる、交流電力を直流電力に変換する動作と、直流電力を交流電力に変換する動作とが相当する。
The switching
本実施形態では、コンバータ２０は、切替部４０により、第１変換状態及び第２変換状態の一方から他方に切り替えられる。第１変換状態とは、コンバータ２０が、交直変換部１０からの直流電力を所定の第１電圧値の直流電圧で構成される直流電力に変換する状態であって、車載用充電器１０１を充電器として使用する状態である。第２変換状態とは、コンバータ２０が、バッテリ３からの直流電力を所定の第２電圧値の直流電圧で構成される直流電力に変換する状態であって、車載用充電器１０１を交流電力出力器として使用する状態である。
In this embodiment, the
切替部４０は、例えばリレーを用いて構成することが可能である。図２に示されるように、切替部４０は０番端子と１番端子とが接続するよう操作されると、充電口２から供給された交流電力が、リアクトルコイル３０を介して、交直変換部１０に入力される。また、図３に示されるように、切替部４０は０番端子と３番端子とが接続するよう操作されると、バッテリ３からの直流電力に基づき生成した交流電力（例えば実効値が１００Ｖの電圧値からなる交流電力）を、リアクトルコイル３０を介して、車両１００に搭載されるコンセント４から取り出すことが可能となる。
The switching
したがって、バッテリ３を充電する充電要求があった場合に、切替部４０はコンバータ２０を第１変換状態に切り替え、交直変換部１０から第２電圧値の直流電圧で構成される直流電力を出力する出力要求があった場合に、切替部４０はコンバータ２０を第２変換状態に切り替える。すなわち、切替部４０は、バッテリ３を充電する充電要求として０番端子と１番端子とが接続するよう操作された場合はコンバータ２０を第１変換状態に切り替え、交直変換部１０から直流電力を出力する出力要求として０番端子と３番端子とが接続するよう操作された場合はコンバータ２０を第２状態に切り替える。
Therefore, when there is a request to charge the
制御部５０は、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｈとスイッチング素子１１Ｌとを交互に駆動して、第２レグ１２は系統周波数でスイッチング素子１２Ｈとスイッチング素子１２Ｌとを交互に駆動する。これにより、交直変換部１０が第１レグ１１及び第２レグ１２が有するスイッチング素子の駆動に基づいて交流電力を直流電力に変換することが可能となる。
The
また、制御部５０は、第３レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｈ及び第４レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｌと、第３レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｌ及び第４レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｈとを交互に駆動する。これにより、交直変換部１０からの直流電力が、振幅されて一次巻線２４Ａに入力され、二次巻線２４Ｂに一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた交流電力を生じさせることが可能となる。
The
更に、制御部５０は、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｈ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｌと、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｌ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｈとを交互に駆動する。これにより、二次巻線２４Ｂに生じた交流電力を直流電力に変換することが可能となる。
Furthermore, the
一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比を、一次巻線２４Ａに印加される交流電圧の電圧値とバッテリ３の充電に利用する直流電圧の電圧値との比に応じたものとすることで、出力部２０Ａ及び出力部２０Ｂにバッテリ３の充電に適した直流電力（例えば２００Ｖ）を生じさせ、バッテリ３を充電することが可能となる。
By setting the turns ratio between the primary winding 24A and the secondary winding 24B according to the ratio between the voltage value of the AC voltage applied to the primary winding 24A and the voltage value of the DC voltage used to charge the
三次巻線２４Ｃには、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた交流電圧が生じるが、スイッチング素子Ｓ９,スイッチング素子Ｓ１０、リアクトルコイル２３Ｌ、及びコンデンサ２６により整流されて、端子２０Ｃ及び端子２０Ｄから所定の電圧値の直流電圧で構成される直流電力が出力される。例えば、この電圧値を１２Ｖとすることで、電源装置１によりバッテリ３を充電するだけでなく、当該バッテリ３とは異なる車両１００に搭載される１２Ｖ用のバッテリ５を充電することが可能となる。
The tertiary winding 24C generates an AC voltage according to the turn ratio between the primary winding 24A and the tertiary winding 24C, which is rectified by the switching element S9, the switching element S10, the
以上のように、本実施形態では、第２変換部２２はバッテリ３の充電に適した電圧値の交流電力に変換し、第３変換部２３はバッテリ５の充電に適した電圧値の交流電力に変換する。また、上述したように、バッテリ３は、バッテリ５よりも高い電圧値の電圧を出力する。したがって、二次巻線２４Ｂの出力電圧の電圧値が、三次巻線２４Ｃの出力電圧の電圧値よりも高く構成されている。
As described above, in this embodiment, the
また、バッテリ３に充電されている電力を利用して、コンセント４から交流電力を出力する場合には、制御部５０は、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｈ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｌと、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｌ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｈとを交互に駆動する。これにより、バッテリ３からの直流電力が、振幅されて二次巻線２４Ｂに入力され、一次巻線２４Ａに一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた交流電力を生じさせることが可能となる。
When AC power is output from the
制御部５０は、第３レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｈ及び第４レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｌと、第３レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｌ及び第４レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｈとを交互に駆動する。これにより、一次巻線２４Ａに生じた交流電圧が直流電圧に変換される。この直流電圧は、一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じてバッテリ３の出力電圧が変圧された電圧となる。
The
更に、制御部５０は、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｈ及び第２レグ１２のスイッチング素子１２Ｌと、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｌ及び第２レグ１２のスイッチング素子１２Ｈとを交互に駆動する。これにより、第１レグ１１及び第２レグ１２が有するスイッチング素子が駆動されてバッテリ３からの直流電圧が、交直変換部１０に入力される交流電力とは異なる交流電力に変換される。すなわち、バッテリ３を充電する際に交直変換部１０には、２００Ｖの交流電圧が印加されるが、バッテリ３に充電されている電力（直流電力）から一例として１００Ｖの交流電圧を出力することが可能となる。
Furthermore, the
第１モータ駆動部１０２は、車両１００に搭載されるバッテリ３からの直流電力に基づいて、永久磁石モータＭ１を駆動する。車両１００に搭載されるバッテリ３とは、上述した第２変換部２２により変換された直流電力に基づいて充電されるバッテリである。永久磁石モータＭ１は、ロータに永久磁石（図示せず）が設けられ、ステータにステータコイルＬ１ｓが設けられている。
The first
第１モータ駆動部１０２は、永久磁石モータＭ１のステータコイルＬ１ｓに通電する第１インバータ１０３を備えている。第１インバータ１０３は、第７レグ１０４と第８レグ１０５と第９レグ１０６とを有する。第７レグ１０４、第８レグ１０５、及び第９レグ１０６は、第１の電源ライン１０３Ａと当該第１の電源ライン１０３Ａの電位よりも低い電位に接続される第２の電源ライン１０３Ｂとの間で、互いに並列に設けられる。第１の電源ライン１０３Ａはバッテリ３の正端子に接続され、第２の電源ライン１０３Ｂはバッテリ３の負端子に接続される。これにより、第７レグ１０４の一方の端部１０４Ａと、第８レグ１０５の一方の端部１０５Ａと、第９レグ１０６の一方の端部１０６Ａとが、第１の電源ライン１０３Ａに接続され、第７レグ１０４の他方の端部１０４Ｂと、第８レグ１０５の他方の端部１０５Ｂと、第９レグ１０６の他方の端部１０６Ｂとが、第２の電源ライン１０３Ｂに接続される。
The first
第７レグ１０４は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１０４Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１０４Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１０４Ｈ及びスイッチング素子１０４Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子１０４Ｈは、ドレーン端子が第１の電源ライン１０３Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１０４Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１０４Ｌのソース端子は第２の電源ライン１０３Ｂに接続される。スイッチング素子１０４Ｈ及びスイッチング素子１０４Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１０４Ｈ及びスイッチング素子１０４Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１０４ＨＤ,１０４ＬＤが設けられる。
The
また、第８レグ１０５は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１０５Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１０５Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１０５Ｈ及びスイッチング素子１０５Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子１０５Ｈは、ドレーン端子が端部１０５Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１０５Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１０５Ｌのソース端子は端部１０５Ｂに接続される。スイッチング素子１０５Ｈ及びスイッチング素子１０５Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１０５Ｈ及びスイッチング素子１０５Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１０５ＨＤ,１０５ＬＤが設けられる。
The
更に、第９レグ１０６は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１０６Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１０６Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１０６Ｈ及びスイッチング素子１０６Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子１０６Ｈは、ドレーン端子が端部１０６Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１０６Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１０６Ｌのソース端子は端部１０６Ｂに接続される。スイッチング素子１０６Ｈ及びスイッチング素子１０６Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１０６Ｈ及びスイッチング素子１０６Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１０６ＨＤ,１０６ＬＤが設けられる。
The
スイッチング素子１０４Ｈのソース端子、スイッチング素子１０５Ｈのソース端子、及びスイッチング素子１０６Ｈのソース端子は、夫々、永久磁石モータＭ１が有する３つの端子に接続される。
The source terminal of switching
制御部５０は、３つのレグ（第７レグ１０４、第８レグ１０５、及び第９レグ１０６）のうちの所定のレグが有するハイサイドスイッチング素子、及び、３つのレグにおける前記所定のレグとは異なる他の２つのレグのうちの一方が有するローサイドスイッチング素子を閉状態にして、永久磁石モータＭ１が有する３つの端子のうちの２つの端子間にＰＷＭ制御で電流を流す。
The
上述したように、３つのレグとは、第７レグ１０４、第８レグ１０５、及び第９レグ１０６である。上述した「３つのレグ（第７レグ１０４、第８レグ１０５、及び第９レグ１０６）のうちの所定のレグが有するハイサイドスイッチング素子、及び、３つのレグにおける前記所定のレグとは異なる他の２つのレグのうちの一方が有するローサイドスイッチング素子」とは、例えば第７レグ１０４が有するハイサイドスイッチング素子、及び、第８レグ１０５及び第９レグ１０６のうちの一方のレグが有するローサイドスイッチング素子である。したがって、これらのハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子を同時に閉状態にした場合に、第１の電源ライン１０３Ａから第２の電源ライン１０３Ｂに対して、所謂貫通電流が流れないようなスイッチング素子が閉状態とされる。
As described above, the three legs are the
永久磁石モータＭ１が有する３つの端子とは、永久磁石モータＭ１が有するＵ相の端子、Ｖ相の端子、Ｗ相の端子である。例えば、第７レグ１０４のスイッチング素子１０４Ｈ及び第８レグ１０５のスイッチング素子１０５Ｌを閉状態にすると、永久磁石モータＭ１のＵ相の端子からＶ相の端子に向かってＰＷＭ制御により電流が流れる。また、例えば第８レグ１０５のスイッチング素子１０５Ｈ及び第７レグ１０４のスイッチング素子１０４Ｌを閉状態にすると、永久磁石モータＭ１のＶ相の端子からＵ相の端子に向かってＰＷＭ制御により電流が流れる。
The three terminals of the permanent magnet motor M1 are the U-phase terminal, the V-phase terminal, and the W-phase terminal of the permanent magnet motor M1. For example, when the switching
永久磁石モータＭ１を駆動する場合には、制御部５０は永久磁石モータＭ１が有するステータコイルＬ１ｓを順次切り替えながら電流を流す。したがって、永久磁石モータＭ１の駆動中は、上述した永久磁石モータＭ１が有する３つの端子のうち、２つの端子を順次切り替えながら電流を流す。
When driving the permanent magnet motor M1, the
なお、例えば制御部５０から出力されるＰＷＭ信号をドライバ（図示せず）に入力し、ドライバがＰＷＭ信号のドライブ能力を向上させて第１インバータ１０３に入力するように構成することが可能である。
For example, it is possible to configure the PWM signal output from the
次に、第２モータ駆動部１０９について説明する。図４は、第２モータ駆動部１０９の回路図である。図４に示されるように、第２モータ駆動部１０９は、第１モータ駆動部１０２と同様に、制御部５０により制御される。
Next, the second
第２モータ駆動部１０９は、車両１００に搭載されるバッテリ３からの直流電力に基づいて、巻線界磁モータＭ２を駆動する。車両１００に搭載されるバッテリ３とは、上述した第２変換部２２により変換された直流電力に基づいて充電されるバッテリである。巻線界磁モータＭ２は、ロータに界磁巻線Ｌ２ｆが設けられ、ステータにステータコイルＬ２ｓが設けられている。
The second
第２モータ駆動部１０９は、界磁巻線通電部６１、及び第２インバータ６２を備えている。界磁巻線通電部６１は、バッテリ３からの直流電力により、巻線界磁モータＭ２の界磁巻線Ｌ２ｆに通電する。
The second
界磁巻線通電部６１は、第１０レグ８０及び第１１レグ８１を有し、第１０レグ８０と第１１レグ８１とは、バッテリ３の正端子に接続される第１の電源ライン１０３Ａ及びバッテリ３の負端子に接続される第２の電源ライン１０３Ｂに対して互いに並列に設けられる。したがって、第１０レグ８０の一方の端部８０Ａと、第１１レグ８１の一方の端部８１Ａとが、第１の電源ライン１０３Ａに接続され、第１０レグ８０の他方の端部８０Ｂと、第１１レグ８１の他方の端部８１Ｂとが、第２の電源ライン１０３Ｂに接続される。
The field winding current-carrying
第１０レグ８０は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子８０Ｈ及びローサイドのスイッチング素子８０Ｌを有する。スイッチング素子８０Ｈ及びスイッチング素子８０Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子８０Ｈは、ドレーン端子が端部８０Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子８０Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子８０Ｌのソース端子は端部８０Ｂに接続される。スイッチング素子８０Ｈ及びスイッチング素子８０Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子８０Ｈ及びスイッチング素子８０Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード８０ＨＤ,８０ＬＤが設けられる。
The
第１１レグ８１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子８１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子８１Ｌを有する。スイッチング素子８１Ｈ及びスイッチング素子８１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子８１Ｈは、ドレーン端子が端部８１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子８１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子８１Ｌのソース端子は端部８１Ｂに接続される。スイッチング素子８１Ｈ及びスイッチング素子８１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子８１Ｈ及びスイッチング素子８１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード８１ＨＤ,８１ＬＤが設けられる。
The
第１０レグ８０のスイッチング素子８０Ｈのソース端子と、第１１レグ８１のスイッチング素子８１Ｈのソース端子とに亘って、ブラシ及びスリップリング（共に図示せず）を介して界磁巻線Ｌ２ｆが設けられる。
A field winding L2f is provided between the source terminal of switching
制御部５０は、バッテリ３に充電されている直流電力を利用して、巻線界磁モータＭ２を駆動する場合には、第１０レグ８０のスイッチング素子８０Ｈ及び第１１レグ８１のスイッチング素子８１Ｌと、第１０レグ８０のスイッチング素子８０Ｌ及び第１１レグ８１のスイッチング素子８１Ｈとを交互に駆動する。これにより、界磁巻線Ｌｆに流れる電流の向きが切り替えられて通電される。
When the
第２インバータ６２は、巻線界磁モータＭ２のステータコイルＬ２ｓに通電する。第２インバータ６２は、第１２レグ６３と第１３レグ６４と第１４レグ６５とを有する。第１２レグ６３、第１３レグ６４、及び第１４レグ６５は、第１の電源ライン１０３Ａと第２の電源ライン１０３Ｂとの間で、互いに並列に設けられる。これにより、第１２レグ６３の一方の端部６３Ａと、第１３レグ６４の一方の端部６４Ａと、第１４レグ６５の一方の端部６５Ａとが、第１の電源ライン１０３Ａに接続され、第１２レグ６３の他方の端部６３Ｂと、第１３レグ６４の他方の端部６４Ｂと、第１４レグ６５の他方の端部６５Ｂとが、第２の電源ライン１０３Ｂに接続される。
The
第１２レグ６３は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子６３Ｈ及びローサイドのスイッチング素子６３Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子６３Ｈ及びスイッチング素子６３Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子６３Ｈは、ドレーン端子が端部６３Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子６３Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子６３Ｌのソース端子は端部６３Ｂに接続される。スイッチング素子６３Ｈ及びスイッチング素子６３Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子６３Ｈ及びスイッチング素子６３Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード６３ＨＤ,６３ＬＤが設けられる。
The
また、第１３レグ６４は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子６４Ｈ及びローサイドのスイッチング素子６４Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子６４Ｈ及びスイッチング素子６４Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子６４Ｈは、ドレーン端子が端部６４Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子６４Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子６４Ｌのソース端子は端部６４Ｂに接続される。スイッチング素子６４Ｈ及びスイッチング素子６４Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子６４Ｈ及びスイッチング素子６４Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード６４ＨＤ,６４ＬＤが設けられる。
The
更に、第１４レグ６５は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子６５Ｈ及びローサイドのスイッチング素子６５Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子６５Ｈ及びスイッチング素子６５Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子６５Ｈは、ドレーン端子が端部６５Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子６５Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子６５Ｌのソース端子は端部６５Ｂに接続される。スイッチング素子６５Ｈ及びスイッチング素子６５Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子６５Ｈ及びスイッチング素子６５Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード６５ＨＤ,６５ＬＤが設けられる。
The
スイッチング素子６３Ｈのソース端子、スイッチング素子６４Ｈのソース端子、及びスイッチング素子６５Ｈのソース端子は、夫々、巻線界磁モータＭ２が有する３つの端子に接続される。
The source terminal of switching
制御部５０は、３つのレグ（第１２レグ６３、第１３レグ６４、及び第１４レグ６５）のうちの所定のレグが有するハイサイドスイッチング素子、及び、３つのレグにおける前記所定のレグとは異なる他の２つのレグのうちの一方が有するローサイドスイッチング素子を閉状態にして、巻線界磁モータＭ２が有する３つの端子のうちの２つの端子間にＰＷＭ制御で電流を流す。
The
上述したように、３つのレグとは、第１２レグ６３、第１３レグ６４、及び第１４レグ６５である。上述した「３つのレグ（第１２レグ６３、第１３レグ６４、及び第１４レグ６５）のうちの所定のレグが有するハイサイドスイッチング素子、及び、３つのレグにおける前記所定のレグとは異なる他の２つのレグのうちの一方が有するローサイドスイッチング素子」とは、例えば第１２レグ６３が有するハイサイドスイッチング素子、及び、第１３レグ６４及び第１４レグ６５のうちの一方のレグが有するローサイドスイッチング素子である。したがって、これらのハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子を同時に閉状態にした場合に、第１の電源ライン１０３Ａから第２の電源ライン１０３Ｂに対して、所謂貫通電流が流れないようなスイッチング素子が閉状態とされる。
As described above, the three legs are the
巻線界磁モータＭ２が有する３つの端子とは、巻線界磁モータＭ２が有するＵ相の端子、Ｖ相の端子、Ｗ相の端子である。例えば、第１２レグ６３のスイッチング素子６３Ｈ及び第１３レグ６４のスイッチング素子６４Ｌを閉状態にすると、巻線界磁モータＭ２のＵ相の端子からＶ相の端子に向かってＰＷＭ制御により電流が流れる。また、例えば第１３レグ６４のスイッチング素子６４Ｈ及び第１２レグ６３のスイッチング素子６３Ｌを閉状態にすると、巻線界磁モータＭ２のＶ相の端子からＵ相の端子に向かってＰＷＭ制御により電流が流れる。
The three terminals of the wound field motor M2 are the U-phase terminal, the V-phase terminal, and the W-phase terminal of the wound field motor M2. For example, when the switching
巻線界磁モータＭ２を駆動する場合には、制御部５０は巻線界磁モータＭ２が有するステータコイルＬ２ｓを順次切り替えながら電流を流す。したがって、巻線界磁モータＭ２の駆動中は、上述した巻線界磁モータＭ２が有する３つの端子のうち、２つの端子を順次切り替えながら電流を流す。
When driving the wound field motor M2, the
なお、例えば制御部５０から出力されるＰＷＭ信号をドライバ（図示せず）に入力し、ドライバがＰＷＭ信号のドライブ能力を向上させて第２インバータ６２に入力するように構成することが可能である。
For example, it is possible to configure the PWM signal output from the
図２及び図４に示されるように、第２変換部２２と界磁巻線通電部６１とは、回路構成及び使用される電子部品が互いに同一に構成されている（以下、第２変換部２２と界磁巻線通電部６１の回路構成を第１回路構成、使用される電子部品を第１電子部品とする）。すなわち、上述したように、第２変換部２２は、２つのレグ（第５レグ２２１及び第６レグ２２２）を有し、この２つのレグ（第５レグ２２１及び第６レグ２２２）は互いに並列に設けられる。一方、界磁巻線通電部６１は、２つのレグ（第１０レグ８０及び第１１レグ８１）を有し、この２つのレグ（第１０レグ８０及び第１１レグ８１）は互いに並列に設けられる。
2 and 4, the
また、第２変換部２２の２つのレグ（第５レグ２２１及び第６レグ２２２）の夫々は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子（２２１Ｈ,２２２Ｈ）及びローサイドのスイッチング素子（２２１Ｌ,２２２Ｌ）を有する。また、各スイッチング素子のゲート端子は、制御部５０に接続される。更に、スイッチング素子（２２１Ｈ,２２２Ｈ）及びスイッチング素子（２２１Ｌ,２２２Ｌ）の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード（２２１ＨＤ,２２１ＬＤ,２２２ＨＤ,２２２ＬＤ）が設けられる。一方、界磁巻線通電部６１の２つのレグ（第１０レグ８０及び第１１レグ８１）の夫々は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子（８０Ｈ,８１Ｈ）及びローサイドのスイッチング素子（８０Ｌ,８１Ｌ）を有する。また、各スイッチング素子のゲート端子は、制御部５０に接続される。更に、スイッチング素子（８０Ｈ,８１Ｈ）及びスイッチング素子（８０Ｌ,８１Ｌ）の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード（８０ＨＤ,８０ＬＤ,８１ＨＤ,８１ＬＤ）が設けられる。
Each of the two legs (
更に、第２変換部２２の２つのレグ（第５レグ２２１及び第６レグ２２２）が有するスイッチング素子（２２１Ｈ,２２２Ｈ,２２１Ｌ,２２２Ｌ）はｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられ、スイッチング素子（２２１Ｈ,２２２Ｈ,２２１Ｌ,２２２Ｌ）の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、ダイオード（２２１ＨＤ,２２１ＬＤ,２２２ＨＤ,２２２ＬＤ）が設けられる。一方、界磁巻線通電部６１の２つのレグ（第１０レグ８０及び第１１レグ８１）が有するスイッチング素子（８０Ｈ,８１Ｈ,８０Ｌ,８１Ｌ）はｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられ、スイッチング素子（８０Ｈ,８１Ｈ,８０Ｌ,８１Ｌ）の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、ダイオード（８０ＨＤ,８０ＬＤ,８１ＨＤ,８１ＬＤ）が設けられる。したがって、第２変換部２２と界磁巻線通電部６１とは、互いに同一の第１回路構成を有する。
Furthermore, the switching elements (221H, 222H, 221L, 222L) of the two legs (
更に、第１インバータ１０３と第２インバータ６２とは、回路構成及び使用される電子部品が互いに同一に構成されている（以下、第１インバータ１０３と第２インバータ６２の回路構成を第２回路構成、使用される電子部品を第２電子部品とする）。すなわち、上述したように、第１インバータ１０３は、３つのレグ（第７レグ１０４と、第８レグ１０５、及び第９レグ１０６）を有し、この３つのレグ（第７レグ１０４と、第８レグ１０５、及び第９レグ１０６）は互いに並列に設けられる。一方、第２インバータ６２は、３つのレグ（第１２レグ６３、第１３レグ６４、及び第１４レグ６５）を有し、この３つのレグ（第１２レグ６３、第１３レグ６４、及び第１４レグ６５）は互いに並列に設けられる。
Furthermore, the
また、第１インバータ１０３の３つのレグ（第７レグ１０４と、第８レグ１０５、及び第９レグ１０６）の夫々は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子（１０４Ｈ,１０５Ｈ,１０６Ｈ）及びローサイドのスイッチング素子（１０４Ｌ,１０５Ｌ,１０６Ｌ）を有する。また、各スイッチング素子のゲート端子は、制御部５０に接続される。更に、スイッチング素子（１０４Ｈ,１０５Ｈ,１０６Ｈ）及びスイッチング素子（１０４Ｌ,１０５Ｌ,１０６Ｌ）の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード（１０４ＨＤ,１０４ＬＤ,１０５ＨＤ,１０５ＬＤ,１０６ＨＤ,１０６ＬＤ）が設けられる。一方、第２インバータ６２の３つのレグ（第１２レグ６３、第１３レグ６４、及び第１４レグ６５）の夫々は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子（６３Ｈ,６４Ｈ,６５Ｈ）及びローサイドのスイッチング素子（６３Ｌ,６４Ｌ,６５Ｌ）を有する。また、各スイッチング素子のゲート端子は、制御部５０に接続される。更に、スイッチング素子（６３Ｈ,６４Ｈ,６５Ｈ）及びスイッチング素子（６３Ｌ,６４Ｌ,６５Ｌ）の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード（６３ＨＤ,６３ＬＤ,６４ＨＤ,６４ＬＤ,６５ＨＤ,６５ＬＤ）が設けられる。
Each of the three legs (
更に、第１インバータ１０３の３つのレグ（第７レグ１０４と、第８レグ１０５、及び第９レグ１０６）が有するスイッチング素子（１０４Ｈ,１０５Ｈ,１０６Ｈ,１０４Ｌ,１０５Ｌ,１０６Ｌ）はｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられ、スイッチング素子（１０４Ｈ,１０５Ｈ,１０６Ｈ,１０４Ｌ,１０５Ｌ,１０６Ｌ）の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、ダイオード（１０４ＨＤ,１０４ＬＤ,１０５ＨＤ,１０５ＬＤ,１０６ＨＤ,１０６ＬＤ）が設けられる。一方、第２インバータ６２の３つのレグ（第１２レグ６３、第１３レグ６４、及び第１４レグ６５）が有するスイッチング素子（６３Ｈ,６４Ｈ,６５Ｈ,６３Ｌ,６４Ｌ,６５Ｌ）はｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられ、スイッチング素子（６３Ｈ,６４Ｈ,６５Ｈ,６３Ｌ,６４Ｌ,６５Ｌ）の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、ダイオード（６３ＨＤ,６３ＬＤ,６４ＨＤ,６４ＬＤ,６５ＨＤ,６５ＬＤ）が設けられる。したがって、第１インバータ１０３と第２インバータ６２とは、互いに同一の第２回路構成を有する。
Furthermore, the switching elements (104H, 105H, 106H, 104L, 105L, 106L) of the three legs (
ここで、車載用充電器１０１がバッテリ３を充電する際に、第１モータ駆動部１０２の第２変換部２２に流れる電流と、第２モータ駆動部１０９が巻線界磁モータＭ２を駆動する際に、第２モータ駆動部１０９の界磁巻線通電部６１に流れる電流とを同程度とすることで、第２変換部２２と界磁巻線通電部６１とは、互いに同一の第１電子部品を用いることができる。また、第１モータ駆動部１０２が永久磁石モータＭ１を駆動する際に、第１モータ駆動部１０２の第１インバータ１０３に流れる電流と、第２モータ駆動部１０９が巻線界磁モータＭ２を駆動する際に、第２モータ駆動部１０９の第２インバータ６２に流れる電流とを同程度とすることで、第１インバータ１０３と第２インバータ６２とは、互いに同一の第２電子部品を用いることができる。
Here, when the in-
これにより、電源装置１において、使用される電子部品の種類を少なくすることができるので、部品管理コストを低減できる。したがって、電源装置１の製造コストを低減することが可能となる。
This allows the number of types of electronic components used in the
更に、上述したように、第２変換部２２と界磁巻線通電部６１とは、互いに同一の回路構成であり、第１インバータ１０３と第２インバータ６２とは、互いに同一の回路構成である。また、第２変換部２２と界磁巻線通電部６１とは、互いに同一の電子部品を用いることができ、第１インバータ１０３と第２インバータ６２とは、互いに同一の電子部品を用いることができる。したがって、図５に示される、第２変換部２２及び第１インバータ１０３が実装された第１基板２０１と、図６に示される、界磁巻線通電部６１及び第２インバータ６２が実装された第２基板２０２とを、互いに同一に構成することができる。
Furthermore, as described above, the
これにより、電源装置１において使用する基板（各部品を実装後の基板）の種類を少なくすることができるので、部品管理コストを低減できる。したがって、電源装置１の製造コストを低減することが可能となる。
This allows the number of types of boards (boards after each component is mounted) used in the
また、以上のように電源装置１を車両１００に配置することで、永久磁石モータＭ１で前輪ＦＴを駆動し、巻線界磁モータＭ２で後輪ＲＴを駆動する車両１００において、電源装置１により車両１００を走行させることができる。また、バッテリ３が車両１００の前後方向の中央に設けられているので、永久磁石モータＭ１を駆動する第１モータ駆動部１０２、巻線界磁モータＭ２を駆動する第２モータ駆動部１０９への配線の引き回しを行い易くなる。
In addition, by disposing the
更に、二次巻線２４Ｂを介してバッテリ３を充電し、三次巻線２４Ｃを介してバッテリ３の出力電圧の電圧値よりも低い電圧値の電圧を出力するバッテリ５を充電することができる。また、巻線界磁モータＭ２を駆動する場合には、より電圧値が高いバッテリ３の出力に基づいて駆動することが可能となる。
Furthermore, the
なお、上記実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。したがって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。 The configurations disclosed in the above embodiments may be combined with configurations disclosed in other embodiments as long as no contradictions arise. As for other configurations, the embodiments disclosed in this specification are merely examples in all respects. Therefore, various modifications may be made as appropriate within the scope of the spirit of this disclosure.
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、交直変換部１０及びコンバータ２０が有するスイッチング素子が、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴであるとして説明したが、スイッチング素子はｐ型ＭＯＳ－ＦＥＴでもよいし、ＦＥＴとは異なるスイッチング素子（例えばＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ）であってもよい。
Other embodiments
In the above embodiment, the switching elements of the AC/
上記実施形態では、バッテリ３からの直流電力に基づいてコンセント４から交流電力が出力されるとして説明したが、電源装置１はコンセント４を備えなくてもよい。
In the above embodiment, it has been described that AC power is output from the
上記実施形態では、第２変換部２２及び第１インバータ１０３が実装された第１基板２０１と、界磁巻線通電部６１及び第２インバータ６２が実装された第２基板２０２とが、互いに同一であるとして説明した。しかしながら、第２変換部２２及び第１インバータ１０３が実装された第１基板２０１と、界磁巻線通電部６１及び第２インバータ６２が実装された第２基板２０２とが、互いに異なる基板であってもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、トランス２４が、一次巻線２４Ａ、二次巻線２４Ｂ、及び三次巻線２４Ｃを有する絶縁型のマルチポートトランスであるとして説明した。しかしながら、トランス２４は、一次巻線２４Ａ、及び二次巻線２４Ｂを有するものであってもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、バッテリ３は、車両１００における前後方向の中央に設けられ、永久磁石モータＭ１は、車両１００における前後方向の後側に設けられ、巻線界磁モータＭ２は、車両１００における前後方向の前側に設けられるとして説明した。しかしながら、バッテリ３は、車両１００における前後方向の前側又は後側に設けてもよいし、永久磁石モータＭ１は、車両１００における前後方向の前側又は中央に設けてもよいし、巻線界磁モータＭ２は、車両１００における前後方向の中央又は後側に設けてもよい。
In the above embodiment, the
〔上記実施形態の概要〕
以下、上記において説明した電源装置１の概要について説明する。
[Summary of the above embodiment]
The
電源装置１は、車両１００に搭載されるバッテリ３を、外部からの交流電力により充電する車載用充電器１０１と、車両１００に搭載される永久磁石モータＭ１を駆動する第１モータ駆動部１０２と、車両１００に搭載される巻線界磁モータＭ２を駆動する第２モータ駆動部１０９と、を備え、車載用充電器１０１が、交流電力を直流電力に変換する交直変換部１０と、当該交直変換部１０にて変換された直流電力を、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換するコンバータ２０と、を有し、コンバータ２０は、第１変換部２１と第２変換部２２とトランス２４とを有し、第１変換部２１は、交直変換部１０からの直流電力をトランス２４の一次巻線２４Ａに入力し、第２変換部２２は、トランス２４の二次巻線２４Ｂからの交流電力を、第１回路構成及び第１電子部品によりバッテリ３を充電可能な直流電力に変換し、第１モータ駆動部１０２は、第２回路構成及び第２電子部品により永久磁石モータＭ１のステータコイルＬ１ｓに通電する第１インバータ１０３を備え、第２モータ駆動部１０９は、第１回路構成及び第１電子部品により巻線界磁モータＭ２の界磁巻線Ｌ２ｆに通電する界磁巻線通電部６１、及び第２回路構成及び第２電子部品によりステータコイルＬ２ｓに通電する第２インバータ６２を備え、第２変換部２２と界磁巻線通電部６１とは、回路構成及び使用される電子部品が互いに同一であり、第１インバータ１０３と第２インバータ６２とは、回路構成及び使用される電子部品が互いに同一である。
The
本構成によれば、電源装置１において、使用される電子部品の種類を少なくすることができるので、部品管理コストを低減できる。したがって、電源装置１の製造コストを低減することが可能となる。
With this configuration, the number of types of electronic components used in the
また、電源装置１は、第２変換部２２及び第１インバータ１０３が実装された第１基板２０１と、界磁巻線通電部６１及び第２インバータ６２が実装された第２基板２０２とが、互いに同一であると好適である。
Furthermore, it is preferable that the
本構成によれば、電源装置１において使用する基板の種類を少なくすることができるので、部品管理コストを低減できる。したがって、電源装置１の製造コストを低減することが可能となる。
This configuration allows the number of types of boards used in the
また、電源装置１は、トランス２４が、一次巻線２４Ａ、二次巻線２４Ｂ、及び三次巻線２４Ｃを有する絶縁型のマルチポートトランスであって、二次巻線２４Ｂの出力電圧の電圧値が三次巻線２４Ｃの出力電圧の電圧値よりも高いと好適である。
Furthermore, in the
本構成によれば、二次巻線２４Ｂを介してバッテリ３を充電し、三次巻線２４Ｃを介してバッテリ３の出力電圧の電圧値よりも低い電圧値の電圧を出力するバッテリ５を充電することができる。また、巻線界磁モータＭ２を駆動する場合には、より電圧値が高いバッテリ３の出力に基づいて駆動することが可能となる。
With this configuration, it is possible to charge the
また、電源装置１は、第１回路構成及び第１電子部品は、直列に接続された２つのスイッチング素子からなる２つのレグが並列に設けられていることを特徴とする。
The
本構成によれば、第２変換部及び界磁巻線通電部の夫々を、所謂フルブリッジ回路で構成することができる。 With this configuration, the second conversion section and the field winding current supply section can each be configured as a so-called full bridge circuit.
また、電源装置１は、第２回路構成及び第２電子部品は、直列に接続された２つのスイッチング素子からなる３つのレグが並列に設けられていることを特徴とする。
The
本構成によれば、第１インバータ及び第２インバータの夫々を、所謂三相用のインバータ回路で構成することができる。 With this configuration, each of the first inverter and the second inverter can be configured as a so-called three-phase inverter circuit.
本開示に係る技術は、車両に搭載される電源装置に利用することができる。 The technology disclosed herein can be used in power supply devices installed in vehicles.
１：電源装置、３：バッテリ、１０：交直変換部、２０：コンバータ、２１：第１変換部、２２：第２変換部、２４：トランス、２４Ａ：一次巻線、２４Ｂ：二次巻線、２４Ｃ：三次巻線、６１：界磁巻線通電部、６２：第２インバータ、１００：車両、１０１：車載用充電器、１０２：第１モータ駆動部、１０３：第１インバータ、１０９：第２モータ駆動部、２０１：第１基板、２０２：第２基板、Ｌ１ｓ：ステータコイル、Ｌ２ｆ：界磁巻線、Ｌ２ｓ：ステータコイル、Ｍ１：永久磁石モータ、Ｍ２：巻線界磁モータ 1: Power supply, 3: Battery, 10: AC/DC conversion unit, 20: Converter, 21: First conversion unit, 22: Second conversion unit, 24: Transformer, 24A: Primary winding, 24B: Secondary winding, 24C: Tertiary winding, 61: Field winding current supply unit, 62: Second inverter, 100: Vehicle, 101: Vehicle charger, 102: First motor drive unit, 103: First inverter, 109: Second motor drive unit, 201: First board, 202: Second board, L1s: Stator coil, L2f: Field winding, L2s: Stator coil, M1: Permanent magnet motor, M2: Wound field motor
Claims (5)
前記車両に搭載される永久磁石モータを駆動する第１モータ駆動部と、
前記車両に搭載される巻線界磁モータを駆動する第２モータ駆動部と、を備え、
前記車載用充電器が、前記交流電力を直流電力に変換する交直変換部と、当該交直変換部にて変換された前記直流電力を、前記バッテリを充電可能な直流電力に変換するコンバータと、を有し、
前記コンバータは、第１変換部と第２変換部とトランスとを有し、
前記第１変換部は、前記交直変換部からの前記直流電力を前記トランスの一次巻線に入力し、
前記第２変換部は、前記トランスの二次巻線からの交流電力を、第１回路構成及び第１電子部品により前記バッテリを充電可能な直流電力に変換し、
前記第１モータ駆動部は、第２回路構成及び第２電子部品により前記永久磁石モータのステータコイルに通電する第１インバータを備え、
前記第２モータ駆動部は、第１回路構成及び第１電子部品により前記巻線界磁モータの界磁巻線に通電する界磁巻線通電部、及び第２回路構成及び第２電子部品によりステータコイルに通電する第２インバータを備え、
前記第２変換部と前記界磁巻線通電部とは、回路構成及び使用される電子部品が互いに同一であり、前記第１インバータと前記第２インバータとは、回路構成及び使用される電子部品が互いに同一である電源装置。 an on-board charger that charges a battery mounted on a vehicle using external AC power;
a first motor drive unit that drives a permanent magnet motor mounted on the vehicle;
a second motor drive unit that drives a wound field motor mounted on the vehicle,
the vehicle-mounted charger includes an AC/DC conversion unit that converts the AC power into DC power, and a converter that converts the DC power converted by the AC/DC conversion unit into DC power capable of charging the battery,
The converter includes a first conversion unit, a second conversion unit, and a transformer.
The first conversion unit inputs the DC power from the AC/DC conversion unit to a primary winding of the transformer,
the second conversion unit converts AC power from a secondary winding of the transformer into DC power capable of charging the battery by a first circuit configuration and a first electronic component;
the first motor drive unit includes a first inverter that energizes a stator coil of the permanent magnet motor by a second circuit configuration and a second electronic component;
the second motor drive unit includes a field winding current supply unit that supplies current to a field winding of the wound field motor by a first circuit configuration and a first electronic component, and a second inverter that supplies current to a stator coil by a second circuit configuration and a second electronic component,
a power supply device in which the second conversion unit and the field winding current supply unit have the same circuit configuration and use the same electronic components, and the first inverter and the second inverter have the same circuit configuration and use the same electronic components.
前記二次巻線の出力電圧の電圧値が前記三次巻線の出力電圧の電圧値よりも高い請求項１又は２に記載の電源装置。 The transformer is an isolated multi-port transformer having the primary winding, the secondary winding, and a tertiary winding,
3. The power supply device according to claim 1, wherein a voltage value of an output voltage from the secondary winding is higher than a voltage value of an output voltage from the tertiary winding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2023053443A JP2024141663A (en) | 2023-03-29 | 2023-03-29 | Power Supplies |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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-
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