JPH08214592A - モータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの駆動，回生制動及びバッテリの充電
を簡単な構成で実現することができ、そして、バッテリ
のリフレッシュをも行なわせることができるようにす
る。 【構成】 インバータ回路１５に並列にチョッパ回路２
６を設け、インダクションモータ１１の高出力時には、
チョッパ回路２６を昇圧用チョッパとして作用させ、
又、インダクションモータ１１の回生時には、チョッパ
回路２６を降圧用チョッパとして作用させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリの直流電力を
駆動回路により交流電力に変換してモータに供給するよ
うにしたモータの駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気自動車のモータを駆動する
駆動装置の従来例を図１０に示す。即ち、ニッケル系電
池（ニッケル水素電池，ニッケルカドミ電池）からなる
バッテリ１の正及び負端子には、直流母線２及び３が接
続されているとともに、この直流母線２及び３間には、
６個のトランジスタ４Ｕ乃至４Ｗ及び５Ｕ乃至５Ｗをブ
リッジ接続してなるインバータ回路６が接続され、その
インバータ回路６の出力端子はモータ７の入力端子に接
続されている。この場合、バッテリ１の直流電圧は、直
接、インバータ回路６に印加されるので、モータ７の出
力（回転数）制御は、インバータ回路６をＰＷＭ制御す
ることにより実行される。

【０００３】又、バッテリ１が放電して電圧が降下する
と、モータ７を駆動するのに必要な電力が得られなくな
るので、従来より、電気自動車には、バッテリを充電す
るために、外部の交流電源の交流電源電圧を変圧するト
ランス及びこのトランスからの交流電圧を整流して平滑
して直流電圧とする整流平滑回路等から構成された充電
器が搭載されている。

【０００４】更に、ニッケル系電池からなるバッテリ１
は、メモリ効果によりバッテリ１内部の充電電力を１０
０％放出できなくなるので、従来より、バッテリ１の残
存電力をその電圧が下限電圧になるまで放電用抵抗器に
放電させるリフレッシュ動作を行なわせるようになって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成では、
次のような解決すべき課題があった。 （ａ）電気自動車においては、走行上、モータ７に必要
とされる最大出力が大きいのであるが、定常出力は小さ
く、当然のことながら、最大出力に応じてモータ７及び
インバータ回路６の容量が設定される。この場合、モー
タ７の低出力時にインバータ回路６のＰＷＭ制御により
回転数を低くするためには、モータ７に対する印加電圧
を低くすべくＰＷＭのパルス幅を非常に小にする必要が
あり、従って、モータ７の印加電圧には高調波成分が多
く含まれることになり、この高調波成分によりモータ７
に主として鉄損からなるモータ損失が発生して、定常運
転時の効率が悪くなる。

【０００６】（ｂ）モータ７が高出力から低出力に変化
するときには、モータ７からバッテリ１に対して回生電
力が供給されるが、このときのモータ７の回転数により
モータ発電電圧がバッテリ電圧に対して大小異なるの
で、適正な回生制動が行なわれない。

【０００７】（ｃ）バッテリ１の充電のためにトランス
等を有する充電器が必要であるので、製造コストが増加
し、特に、トランスを含む充電器は広い設置スペースを
必要とするので、電気自動車にとっては不利である。

【０００８】（ｄ）バッテリ１をリフレッシュするため
に残存電力を放電用抵抗器でジュール熱として放散させ
るので、エネルギー効率が悪く、又、大形の放電用抵抗
器を設ける必要があり、特に、大形の放電用抵抗器は広
い設置スペースを必要とするので、電気自動車にとって
は不利である。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、モータの定常運転時の効率をよ
くすることができるモータの駆動装置を提供するにあ
る。

【００１０】本発明の第２の目的は、モータの回生制動
時において、モータ発電電圧の大小にかかわらず円滑な
回生制動を行なうことができるモータの駆動装置を提供
するにある。

【００１１】本発明の第３の目的は、バッテリの充電の
ために専用の充電器を必要としないモータの駆動装置を
提供するにある。

【００１２】本発明の第４の目的は、バッテリのリフレ
ッシュ時に放電用抵抗器を必要としないモータの駆動装
置を提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のモータの
駆動装置は、フライホイールダイオードを有する２個の
スイッチング素子を直列に接続してなるアームを１つ以
上有し、入力端子がバッテリに接続され、出力端子がモ
ータに接続されて、前記スイッチング素子のオンオフに
より前記モータを通電制御する駆動回路と、この駆動回
路に並列に接続されフライホイールダイオードを有する
２個のスイッチング素子を直列に接続してなるチョッパ
回路と、このチョッパ回路の中性点とバッテリとの間に
接続された直流側リアクトルと、前記駆動回路及びチョ
ッパ回路のスイッチング素子をオンオフ制御するように
設けられ、前記チョッパ回路を、前記バッテリから駆動
回路に電力を供給するときには昇圧用チョッパとして作
用可能とし、前記駆動回路からバッテリへの電力を供給
するときには降圧用チョッパとして作用可能とする制御
手段とを具備してなる構成に特徴を有する。

【００１４】請求項２記載のモータの駆動装置は、制御
手段を、モータ出力が低いときには駆動回路にバッテリ
の基準電圧を供給し、モータ出力が高いときにはチョッ
パ回路を昇圧用チョッパとして作用させるように制御す
る構成とするところに特徴を有する。

【００１５】請求項３記載のモータの駆動装置は、制御
手段を、モータの回生時において、モータ発電電圧がバ
ッテリ電圧より高い場合にはチョッパ回路を降圧用チョ
ッパとして作用させてバッテリへの充電電流を制御し、
モータ発電電圧がバッテリ電圧より低い場合には駆動回
路のアームの負側スイッチング素子をオンオフ制御する
ことにより昇圧用チョッパとして作用させてバッテリへ
の充電電流を制御するように構成するところに特徴を有
する。

【００１６】請求項４記載のモータの駆動装置は、外部
の交流電源を全波整流するための全波整流回路を備え
て、その交流入力端子側に交流側リアクトルを接続する
とともに、正側直流出力端子を駆動回路の１つのアーム
の中性点に接続し、及び負側直流出力端子をバッテリの
負端子に接続し、制御手段を、外部の交流電源によるバ
ッテリの充電時には、前記１つのアームの負側スイッチ
ング素子をオンオフ制御することにより昇圧用チョッパ
として作用させるように構成するところに特徴を有す
る。

【００１７】請求項５記載のモータの駆動装置は、交流
電源から全波整流回路を介して駆動回路に流れる充電電
流を検出する交流側電流検出手段を備え、その全波整流
回路を２個以上のサイリスタを含んで構成し、制御手段
を、前記交流側電流検出手段の検出電流に基づいて前記
サイリスタの通電位相を略零から徐々に大となるように
制御するように構成するところに特徴を有する。

【００１８】請求項６記載のモータの駆動装置は、バッ
テリに流れる充電電流を検出する直流側電流検出手段を
備え、制御手段を、その直流側電流検出手段の検出電流
に基づいて降圧用チョッパとして作用するチョッパ回路
のオンデューティを徐々に上昇させることによってその
充電電流を所定値に制御するように構成するところに特
徴を有する。

【００１９】請求項７記載のモータの駆動装置は、制御
手段を、直流側電流検出手段の検出電流が所定値に達し
ない場合には、昇圧チョッパのオンオフデューティを調
整して充電電流を制御する構成とするところに特徴を有
する。

【００２０】請求項８記載のモータの駆動装置は、駆動
回路に並列にフライホイールダイオードを有する２個の
スイッチング素子を直列に接続してなるスイッチング回
路を接続し、全波整流回路の代わりに双方向性三端子サ
イリスタが用いる構成に特徴を有する。

【００２１】請求項９及び１０記載のモータの駆動装置
は、駆動回路に並列にコンデンサを接続し、制御手段
を、外部の交流電源から流れる交流電流を交流電源電圧
に同期した正弦波の基準信号に追従させるように制御す
ることにより、前記コンデンサの端子間電圧が交流電源
電圧のピーク値以上となるようにして力率制御を行なう
ように構成するところに特徴を有する。

【００２２】請求項１１記載のモータの駆動装置は、制
御手段を、コンデンサの端子間電圧がバッテリの充電電
圧よりも高い場合には、チョッパ回路を降圧用チョッパ
として作用させて電流制限を行なうように構成するとこ
ろに特徴を有する。

【００２３】請求項１２記載のモータの駆動装置は、モ
ータの最も頻繁に使用される出力において、バッテリの
基準電圧が駆動回路のＰＷＭデューティが１００％なる
状態でモータに印加されるように構成したところに特徴
を有する。

【００２４】請求項１３記載のモータの駆動装置は、制
御手段を、駆動回路の１つのアーム及びスイッチング回
路のスイッチング素子をオンオフ制御することによっ
て、バッテリのリフレッシュ動作時にそのバッテリの残
存エネルギーを外部の交流電源に回生させるように構成
するところに特徴を有する。

【００２５】請求項１４記載のモータの駆動装置は、チ
ョッパ回路を、フライホイールダイオードを並列に有す
る２個のトランジスタからなるトランジスタモジュール
にて構成するところに特徴を有する。

【００２６】請求項１５記載のモータの駆動装置は、モ
ータに、鉄を含んでなる永久磁石によって構成されたロ
ータを用いることに特徴を有する。

【００２７】

【作用】請求項１及び２記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリから駆動回路を介してモータに電力を供給
するときには、チョッパ回路を昇圧用チョッパとして作
用可能であるので、バッテリ電圧よりも高い電圧をモー
タに印加することが可能になって、モータを定常時より
も高い回転数で駆動させることができる。又、駆動回路
からバッテリに電力を供給するときには、チョッパ回路
を降圧用チョッパとして作用可能であるので、モータを
回生制動する場合若しくはバッテリを外部電源より充電
する場合にモータ発電電圧若しくは外部電源電圧がバッ
テリ電圧よりも高かったとしても、回路素子を破損する
ことなくバッテリに充電することができる。

【００２８】請求項３記載のモータの駆動装置によれ
ば、モータの回生制動時にモータ発電電圧がバッテリ電
圧より低い場合には、駆動回路のアームの負側スイッチ
ング素子をオンオフ制御することにより、そのアームが
昇圧用チョッパとして作用するようになる。

【００２９】請求項４記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリの充電時に、外部の交流電源は全波整流回
路により全波整流されるとともに、その全波整流電圧は
１つのアームが昇圧用チョッパとして作用して昇圧され
るようになり、従って、交流電源電圧がバッテリ電圧よ
り低い場合でもバッテリの充電が可能になる。

【００３０】請求項５記載のモータの駆動装置によれ
ば、制御手段は、交流側電流検出手段の検出電流に基づ
いて全波整流回路のサイリスタの通電位相を略零から徐
々に大となるように制御するので、充電開始時の突入電
流を抑制することができる。

【００３１】請求項６記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリの充電時に、制御手段は、直流側電流検出
手段の検出電流に基づいて降圧用チョッパとして作用す
るチョッパ回路のオンデューティを徐々に上昇させるの
で、充電電流を所定値に制御することができ、安定した
充電を行なわせることができる。

【００３２】請求項７記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリの充電時に、制御手段は、直流側電流検出
手段の検出電流が所定値に達しない場合には、昇圧用チ
ョッパのオンオフデューティを調整して充電電流を制御
するので、請求項６と同様の効果を奏する。

【００３３】請求項８記載のモータの駆動装置によれ
ば、スイッチング回路と双方向三端子サイリスタを設け
るようにしても、請求項５と同様の作用効果が得られ
る。請求項９及び１０に記載のモータの駆動装置によれ
ば、基準信号に外部交流電源から流れる電流を追従させ
るので、力率改善を図ることができ、又、コンデンサに
交流電源電圧のピーク値以上の電圧に充電するので、降
圧用チョッパとの作用によりバッテリの充電電流が一定
となるように制御することができる。

【００３４】請求項１１記載のモータの駆動装置によれ
ば、コンデンサの端子間電圧がバッテリの充電電圧より
も高い場合にもチョッパ回路を降圧用チョッパとして作
用させるので、請求項１０と同様の効果が得られる。

【００３５】請求項１２記載のモータの駆動装置によれ
ば、モータの最も頻繁に使用される出力において、バッ
テリの基準電圧が駆動回路のＰＷＭデューティが１００
％となる状態でモータに印加されるので、モータ及び駆
動回路を定常出力に応じて設計することができる。

【００３６】請求項１３記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリのリフレッシュ動作時にその残存エネルギ
ーを交流電源に回生させるので、エネルギー効率がよく
なり、放電用抵抗器は不要となる。請求項１４に記載の
モータの駆動装置によれば、チョッパ回路をトランジス
タモジュールにて構成したので、構成が簡単になる。

【００３７】請求項１５記載のモータの駆動装置によれ
ば、モータに、鉄を含んでなる永久磁石によって構成さ
れたロータを用いても、ロータの鉄損による温度上昇を
抑制することができる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明を電気自動車に適用した第１の
実施例につき、図１乃至図５を参照しながら説明する。
全体構成を示す図１において、電気自動車には、走行用
のモータとしてインダクションモータ１１が搭載されて
おり、これは、複数相例えば３相のステータコイル１２
Ｕ，１２Ｖ及び１２Ｗを有するステータ１２と、図示し
ないロータとを備えている。又、電気自動車には、ニッ
ケル系電池からなる充電可能なバッテリ１３が搭載され
ており、このバッテリ１３からの直流電源がバッテリ充
電装置及びバッテリリフレッシュ装置兼用モータ駆動装
置１４によって交流電源に変換されて前記インダクショ
ンモータ１１に供給されるようになっている。

【００３９】さて、バッテリ充電装置及びバッテリリフ
レッシュ装置兼用モータ駆動装置１４の具体的構成につ
き、述べる。駆動回路としてのインバータ回路１５は、
６個のスイッチング素子たるＮＰＮ形のトランジスタ１
６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗ及び１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗを３
相ブリッジ接続して構成されたもので、夫々のコレク
タ，エミッタ間には、フライホイールダイオード１８
Ｕ，１８Ｖ，１８Ｗ及び１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗが接続
され、以て、３つのアーム２０Ｕ，２０Ｖ及び２０Ｗを
有する。そして、このインバータ回路１５の入力端子２
１ａ，２１ｂは、線間にコンデンサ２２が接続された直
流母線２３，２４に接続され、出力端子２５Ｕ，２５Ｖ
及び２５Ｗは、インダクションモータ１１のステータコ
イル１２Ｕ，１２Ｖ及び１２Ｗの各一端子に接続されて
いる。尚、ステータコイル１２Ｕ，１２Ｖ及び１２Ｗの
各他端子は共通に接続されている。

【００４０】チョッパ回路２６は、スイッチング素子と
してのＮＰＮ形のトランジスタ２７，２８及びフライホ
イールダイオード２９，３０を有するトランジスタモジ
ュールにて構成されたもので、そのトランジスタ２７に
おいて、コレクタは直流母線２３に接続され、エミッタ
はトランジスタ２８のコレクタに接続されており、その
トランジスタ２８のエミッタは直流母線２４に接続され
ており、トランジスタ２７及び２８の各コレクタ，エミ
ッタ間にはダイオード２９及び３０が接続されている。
そして、チョッパ回路２６の中性点たる交流電源端子３
１は直流側リアクトル３２を介してバッテリ１３の正端
子に接続されており、バッテリ１３の負端子は直流母線
２４に接続されている。

【００４１】インバータ回路１５の１つのアーム２０Ｕ
の中性点たる出力端子２５Ｕは、全波整流回路３３の正
直流出力端子に接続されており、その全波整流回路３３
の負直流出力端子は、直流母線２４（バッテリ３の負端
子）に接続されている。この場合、全波整流回路３３
は、２個のサイリスタ３３ａ，３３ｂと２個のダイオー
ド３３ｃ，３３ｄをブリッジ接続して構成されたもの
で、その交流入力端子は一方側に交流側リアクトル３４
を挿入した交流電源ライン３５及び３６を介して差込み
プラグ３７に接続されている。

【００４２】直流電圧検出器３８は、バッテリ１３の
正，負端子間に接続されていて、バッテリ１３の端子間
電圧を検出するようになっている。交流側電流検出手段
たる交流電流検出器３９は、交流電源ライン３６に配設
されていて、交流電源ライン３６に流れる電流（後述す
るようにリアクトル３４に流れる電流）を検出するよう
になっている。直流側電流検出手段たる充電電流検出器
４０は、直流母線２４に配設されていて、バッテリ１３
に流れる充電電流を検出するようになっている。尚、交
流電流検出器３９及び充電電流検出器４０は、交流電流
及び直流電流のいずれも検出し得るホール素子形変流器
によって構成されている。フォトカプラからなるゼロク
ロス点センサ４１は、直流電源ライン３５，３６間に設
けられている。

【００４３】さて、制御手段たる制御回路４２は、マイ
クロコンピュータを主体として構成されたもので、その
各入力ポートに直流電圧検出器３８，交流電流検出器３
９，充電電流検出器４０及びゼロクロス点センサ４１の
各出力端子が接続され、各出力ポートがインバータ回路
１５のトランジスタ１６Ｕ乃至１６Ｗ，１７Ｕ乃至１７
Ｗ及びチョッパ回路２６のトランジスタ２７，２８のベ
ース（ゲート）に夫々接続されている。尚、マイクロコ
ンピュータ４２の２つの出力ポートは、図示はしない
が、全波整流回路３３のサイリスタ３３ａ，３３ｂのゲ
ートに接続されている。

【００４４】次に、本実施例の作用につき、図２乃至図
５をも参照して説明する。 （１）インダクションモータ１１の駆動 先ず、電気自動車の走行時の動作を述べる。即ち、制御
回路４２は、インバータ回路１５のトランジスタ１６Ｕ
乃至１６Ｗ及び１７Ｕ乃至１７Ｗに対する通電タイミン
グ信号を作成し、その通電タイミング信号に応じてトラ
ンジスタ１６Ｕ乃至１６Ｗ及び１７Ｕ乃至１７Ｗにベー
ス信号（ゲート信号）を所定の順序で与えて、そのトラ
ンジスタ１６Ｕ乃至１６Ｗ及び１７Ｕ乃至１７Ｗをオン
オフ制御する。これにより、インバータ回路１５は、バ
ッテリ１３の直流電圧から交流電圧を作成してインダク
ションモータ１１に与えるようになり、インダクション
モータ１１が回転し、電気自動車が走行する。

【００４５】ここで、モータ定格として、定常時（頻繁
に使用する回転数及びトルク）は１６０（Ｖ），１０
（ＫＷ）即ち、５０００（ｒｐｍ），２０（Ｎ・ｍ）と
し、最大出力時は３２０（Ｖ），４０（ＫＷ）即ち１０
０００（ｒｐｍ），４０（Ｎ・ｍ）が必要であるとした
場合、インダクションモータ１１として、図２に示すよ
うに、５０００（ｒｐｍ），２０（Ｎ・ｍ）のものを準
備し、バッテリ１３として１６０（Ｖ）のものを選定す
る。

【００４６】インダクションモータ１１を定常時たる５
０００（ｒｐｍ）で回転させる場合には、制御回路４２
は、チョッパ回路２６のトランジスタ２７及び２８をオ
フさせたままとなる。従って、コンデンサ２２は、端子
間電圧がバッテリ電圧１６０（Ｖ）になるように充電さ
れ、これがインバータ回路１５に印加される。そして、
制御回路４２は、インダクションモータ１１が５０００
（ｒｐｍ）で回転するようにインバータ回路１５のトラ
ンジスタ１６Ｕ乃至１６Ｗ及び１７Ｕ乃至１７Ｗをオン
オフ制御するようになるが、このときのＰＷＭデューテ
ィは１００（％）に設定する。従って、インダクション
モータ１１に印加される電圧は１６０（Ｖ）になる。

【００４７】インダクションモータ１１を５０００（ｒ
ｐｍ）よりも低い回転数で回転させる場合には、制御回
路４２は、インバータ回路１５のトランジスタ１６Ｕ乃
至１６Ｗ若しくは１７Ｕ乃至１７ＷをＰＷＭ制御するこ
とによって、インダクションモータ１１に印加される電
圧がその回転数に応じた低い電圧となるように制御す
る。

【００４８】インダクションモータ１１を５０００（ｒ
ｐｍ）よりも高い回転数で回転させる場合には、制御回
路４２は、先ず、チョッパ回路２６のトランジスタ２８
をオンさせる。これにより、バッテリ１３の正端子，リ
アクトル３２，トランジスタ２８及びバッテリ１３の負
端子の経路でリアクトル３２に電流が流れることにより
電磁エネルギーが蓄積される。その後、制御回路４２
は、チョッパ回路２６のトランジスタ２８をオフするよ
うになり、リアクトル３２に蓄積された電磁エネルギー
はフライホイールダイオード２９を介してコンデンサ２
２に蓄積され、コンデンサ２２の端子間電圧は１６０
（Ｖ）よりも高い電圧になる。

【００４９】例えば、インダクションモータ１１の回転
数を７５００（ｒｐｍ）にさせる場合には、チョッパ回
路２６のトランジスタ２８のオンオフデューティを制御
することにより、コンデンサ２２の端子間電圧が２４０
（Ｖ）となるように昇圧する。又、インダクションモー
タ１１の回転数を最大出力たる１００００（ｒｐｍ）に
させる場合には、同じく、チョッパ回路２６のトランジ
スタ２８のオンオフデューティを制御することにより，
コンデンサ２２の端子間電圧が３２０（Ｖ）となるよう
に昇圧する。

【００５０】即ち、チョッパ回路２６は昇圧用チョッパ
として作用するもので、このチョッパ回路２６が昇圧用
チョッパとして作用しているときには、制御回路４２
は、インバータ回路１５のトランジスタ１６Ｕ乃至１６
Ｗ若しくは１７Ｕ乃至１７ＷのＰＷＭデューティを１０
０（％）とするように制御するようになっている。従っ
て、インダクションモータ１１には、チョッパ回路２６
により昇圧されたコンデンサ２２の端子間電圧がインバ
ータ回路１５を介して印加されるようになる。

【００５１】（２）インダクションモータ１１の回生制
動 インダクションモータ１１が高出力（高回転数）から低
出力（低回転数）に移行する場合には、インダクション
モータ１１は回生制動となる。即ち、制御回路４２は、
チョッパ回路２６のトランジスタ２７をオンさせるよう
になり、従って、インダクションモータ１１からの回生
電流は、インバータ回路１５のフライホイールダイオー
ド１８Ｕ乃至１８Ｗ及び１９Ｕ乃至１９Ｗ並びにチョッ
パ回路２６のトランジスタ２７を介してバッテリ１３に
流れるようになる。

【００５２】この場合、インダクションモータ１１の発
電電圧は、このときの回転数に比例するようになるの
で、モータ発電電圧がバッテリ電圧の１６０（Ｖ）より
も高くなる。そこで、制御回路４２は、この回生制動時
には、充電電流検出器４０によりバッテリ１３に対する
充電電流（回生電流）Ｉｂを検出して、これが所定値を
超えるときには、チョッパ回路２６のトランジスタ２７
をオフさせ、逆に、充電電流Ｉｂが所定値以下のときに
はトランジスタ２７をオンさせるように制御する。従っ
て、この場合には、チョッパ回路２６は降圧用チョッパ
として作用するようになる。

【００５３】尚、インダクションモータ１１の回生制動
時において、インダクションモータ１１の発電電圧がバ
ッテリ１３の充電電圧たる１６０（Ｖ）よりも低い場合
には、制御回路４２は、インバータ回路１５のアーム２
０Ｕ乃至２０Ｗのいずれかの負側のトランジスタ１７Ｕ
乃至１７Ｗをオンさせ、その後、そのトランジスタ１７
Ｕ乃至１７Ｗをオフさせることを繰返してインバータ回
路１５からバッテリ１３へ供給される電圧を昇圧する。
従って、インバータ回路１５は、昇圧用チョッパとして
作用するようになる。

【００５４】（３）バッテリ１３の充電 バッテリ１３が放電して電圧が降下すると、インダクシ
ョンモータ１１を駆動するのに必要な電力が得られなく
なるので、この場合には、バッテリ１３に外部の交流電
源から充電する。即ち、差込みプラグ３７を外部の交流
電源としての１００（Ｖ）の商用電源たる電源コンセン
ト（図示せず）に差込み接続すると、制御回路４２は、
自動的に充電モードに切換わり、この充電モードでは、
インバータ回路１５の１つのアーム２０Ｕ，チョッパ回
路２６及び全波整流回路３３を用いる。

【００５５】即ち、差込みプラグ３７が電源コンセント
に差込み接続されると、ゼロクロス点センサ４１は、図
４（ａ）及び図５（ａ）で示すように、交流電源電圧Ｖ
ａｃが供給されて、図５（ｂ）で示すように、正（＋）
半波でロウレベル及び負（−）半波でハイレベルとなる
矩形波の出力信号Ｓを出力し、これを制御回路４２に与
える。制御回路４２は、ゼロクロス点センサ４１からの
出力信号Ｓがロウレベル，ハイレベルを繰返すことを検
出すると、充電開始であると判断し、インバータ回路１
５の１つのアーム２０Ｕのトランジスタ１７Ｕ及びチョ
ッパ回路２６のトランジスタ２７以外のトランジスタ１
６Ｕ乃至１６Ｗ及び１７Ｖ，１７Ｗをオフさせる。更
に、制御回路４２は、図５（ｂ）に示すように、ゼロク
ロス点センサ４１からの出力信号Ｓの立上り及び立下が
りから交流電源電圧Ｖａｃのゼロクロス点を検出する。

【００５６】制御回路４２は、交流電源電圧Ｖａｃのゼ
ロクロス点を検出すると、これに基づきＰＬＬ制御によ
り、図５（ｃ）に示すように、交流電源電圧Ｖａｃに同
期した正弦波の基準（電圧）信号ＶＲを作成する。制御
回路４２は、基準信号ＶＲから交流電源電圧Ｖａｃの極
性を判断するようになっており、これに基づいて以下の
ような制御を行なう。

【００５７】制御回路４２は、外部の交流電源による充
電と判断した場合には、初期充電動作を開始する。即
ち、制御回路４２は、交流電源電圧Ｖａｃの正（＋）半
波及び負（−）半波の双方において、チョッパ回路２６
のトランジスタ２７をオンさせ、１つのアーム２０Ｕの
トランジスタ１７Ｕをオンさせる。制御回路４２は、先
ず、交流電源電圧Ｖａｃ（図４（ａ）参照）が負半波か
ら正半波へのゼロクロス点近傍で全波整流回路３３のサ
イリスタ３３ｂにゲート信号を与えるようになり、従っ
て、サイリスタ３３ｂの通電位相は、図４（ｂ）に示す
ように、略零となる。その後、制御回路４２は、図４
（ｂ）に示すように、サイリスタ３３ａ及び３３ｂの通
電位相が徐々に大になるようにそのサイリスタ３３ａ及
び３３ｂに与えるゲート信号を制御するようになる。

【００５８】而して、サイリスタ３３ａ若しくは３３ｂ
がオンしている期間においては、リアクトル３４に電流
が流れてリアクトル３４に電磁エネルギーが蓄積され、
サイリスタ３３ａ若しくは３３ｂにゲート信号が与えら
れなくなり且つそのゲート信号に同期してトランジスタ
１７Ｕがオフすると、その電磁エネルギーがコンデンサ
２２を介してバッテリ１３に与えられるようになって、
バッテリ１３が昇圧された電圧で充電されるようにな
り、従って、外部の交流電源の交流電源電流Ｉａｃは、
図４（ｃ）に示すように、徐々に増加する。尚、バッテ
リ１３に対する充電の原理は、後に詳述する。バッテリ
１３に対する充電電流Ｉｂは充電電流検出器４０によっ
て検出されて制御回路４２に与えられるようになってお
り、制御回路４２は、充電電流Ｉｂが所定値に達する
と、次の通常充電動作に移行する。

【００５９】即ち、制御回路４２は、交流電源電圧Ｖａ
ｃが正（＋）半波の場合には、先ず、インバータ回路１
５の１つのアーム２０Ｕのトランジスタ１７Ｕをオンさ
せ、且つ、全波整流回路３３のサイリスタ３３ｂをオン
させる。これにより、サイリスタ３３ｂ，トランジスタ
１７Ｕ，ダイオード３３ｃ及びリアクトル３４の経路で
リアクトル３４に交流電源電流Ｉａｃが流れ、リアクト
ル３４に電磁エネルギーが蓄積される。このリアクトル
３４に流れる交流電源電流Ｉａｃは交流電流検出器３９
により検出されて検出電流Ｉｄとして制御回路４２に与
えられる。尚、検出電流Ｉｄは、実際には電圧に変換さ
れて制御回路４２に与えられるものであるが、ここで
は、説明の便宜上、検出電流Ｉｄとして述べる。

【００６０】トランジスタ１７Ｕのオン状態の継続によ
り検出電流Ｉｄが増加してこれが基準信号ＶＲより大に
なると、制御回路４２は、トランジスタ１７Ｕをオフさ
せ、トランジスタ２７をオンさせる。これにより、リア
クトル３４に蓄積された電磁エネルギーはサイリスタ３
３ｂ及びフライホイールダイオード１８Ｕを介してコン
デンサ２２に与えられ、更に、トランジスタ２７を介し
てバッテリ１３に与えられるようになり、バッテリ１３
が昇圧された電圧で充電される。

【００６１】その後、交流電流検出器３９の検出電流Ｉ
ｄが減少して基準信号ＶＲより小になると、制御回路４
２は再びトランジスタ１７Ｕをオンさせるようになる。
以下、同様の動作を繰返すようになる。従って、トラン
ジスタ１７Ｕに与えられるゲート信号Ｓｙは図５（ｄ）
に示すようになる。

【００６２】交流電源電圧Ｖａｃが負（−）半波の場合
には、制御回路４２は、１つのアーム２０Ｕのトランジ
スタ１７Ｕをオンさせ、且つ、サイリスタ３３ａをオン
させる。この場合のトランジスタ１７Ｕ及び２７のオン
オフ動作は、前述と同様である。従って、トランジスタ
１７Ｕに与えられるゲート信号Ｓｚは図５（ｅ）に示す
ようになる。

【００６３】即ち、制御回路４２は、図５（ｆ）に示す
ように、検出電流Ｉｄが基準信号ＶＲに追従するように
トランジスタ１７Ｕをオンオフ制御するものであり、こ
れにより、検出電流Ｉｄは交流電源電圧Ｖａｃと同相の
正弦波状の波形に制御され、交流電源電流Ｉａｃは図５
（ｇ）に示すようになる。

【００６４】而して、バッテリ１３の端子間電圧は直流
電圧検出器３８によって検出されて制御回路４２に与え
られるようになっており、制御回路４２は、バッテリ１
３の端子間電圧が規定値に達すると、充電完了と判断し
てトランジスタ１７Ｕ，２７及びサイリスタ３３ａ，３
３ｂをオフさせ、図示しない報知器を動作させて充電完
了を報知する。

【００６５】このように、本実施例によれば、インダク
ションモータ１１を駆動する場合には、チョッパ回路２
６を昇圧用チョッパとして作用させ、且つ、インバータ
回路１５をＰＷＭ制御するようにしたので、インダクシ
ョンモータ１１としては、定常運転時の定格にすること
ができて、効率をよくすることができる。又、インダク
ションモータ１１の回生制動時には、インダクションモ
ータ１１の発電電圧に応じてチョッパ回路２６を降圧用
チョッパとして作用させ、若しくは、インバータ回路１
５を昇圧用チョッパとして作用させるようにしたので、
インダクションモータ１１の回生制動を円滑に行なうこ
とができる。

【００６６】更に、バッテリ１３の充電時には、駆動回
路たるインバータ回路１５の１つのアーム２０Ｕの出力
端子２５Ｕとバッテリ１３の負端子との間にリアクトル
３４を介して外部の交流電源を接続し、トランジスタ１
７Ｕ及び２７の双方をオンオフ制御するようにしたの
で、リアクトル３４に外部の交流電源から断続的に電流
が流れて電磁エネルギーが蓄積され、その電磁エネルギ
ーが１つのアーム２０Ｕ及びチョッパ回路２６を介して
バッテリ１３に与えられてこれが充電されるようにな
る。

【００６７】従って、従来とは異なり、重量及び体積の
大なるトランスを有する専用の充電器を用いなくても、
チョッパ回路２６を追設して制御回路４２の制御だけで
バッテリ１３の充電を行なうことができ、その分だけ、
製造コストの低減を図り得、又、電気自動車の機械室に
おける搭載物の小型軽量化を図り得て、一充電走行距離
を長くすることがてき、逆に、小型軽量化を図った分だ
けバッテリ１３の個数を多く搭載することができるの
で、一充電走行距離を長くすることができる。又、１６
０（Ｖ）定格のバッテリ１３に対してこれよりも低い電
圧若しくは高い電圧の外部電源であっても、そのバッテ
リ１３に容易に充電することができるものであり、使用
者にとって極めて有利である。

【００６８】更に、バッテリ１３の充電時において、外
部電源が交流電源の場合には、制御回路４２は、ゼロク
ロス点センサ４１の出力信号に基づいて交流電源電圧Ｖ
ａｃのゼロクロス点を検出して、これに基づいて交流電
源電圧Ｖａｃに同期した基準信号ＶＲを得、この基準電
圧ＶＲに交流電源電流Ｉａｃを検出する交流電流検出器
３９の検出電流Ｉｄを追従させるようにした。

【００６９】従って、昇圧用リアクトル３４を用いても
交流電源の力率改善の制御を行なうことができ、電源高
調波の低減を図ることができ、又、同時にバッテリ１３
に対する充電電流の制御も行なうことができる。

【００７０】又、制御回路４２は、バッテリ１３の充電
時においては、バッテリ１３の充電路に設けられた全波
整流回路３３のサイリスタ３３ａ若しくは３３ｂの通電
位相を略零から徐々に大になるように制御する初期充電
動作をおこなわせるようにしたので、バッテリ１３に対
する急激な充電を防止することができて、バッテリ１３
に悪影響を及ぼすことがない。

【００７１】尚、上記実施例において、バッテリ１３の
充電時に、コンデンサ２２にバッテリ電圧たる１６０
（Ｖ）以上の電圧（例えば３００（Ｖ））に充電し、チ
ョッパ回路２６のトランジスタ２７を、交流電流検出器
３９若しくは充電電流検出器４０の検出電流に基づくオ
ンオフデューティにて調整してバッテリ１３の充電電流
を一定にするようにしてもよい。

【００７２】図６及び図７は本発明の第２の実施例であ
り、図１と同一部分には同一符号を付して示し、以下、
異なる部分のみを説明する。即ち、直流母線２３，２４
間には、スイッチング回路４３が接続されており、この
スイッチング回路４３は、フライホイールダイオード４
６，４７を並列に有するスイッチング素子たるＮＰＮ形
のトランジスタ４４，４５を直列に接続して構成されて
いる。そして、インバータ回路１５の１つのアーム２０
Ｕの中性点たる出力端子２５Ｕは、双方向性三端子サイ
リスタ（以下、トライアックと称す）４８を介して交流
電源ライン３５に接続され、スイッチング素子４３の中
性点たる交流電源端子４８は、交流電源ライン３６に接
続されている。

【００７３】図７において、直流モータ４９の回転軸４
９ａには、ウォーム４９ｂが形成され、可動接点板５０
には、そのウォーム４９ｂと噛合するウォームギア５０
ａが設けられ、可動接点板５０の接点部５０ｂ及び５０
ｃは、固定接点板５１及び５２の接点部５１ａ及び５２
ａにその上下動により接離するようになっており、以上
により、コンタクタ５３が構成されている。

【００７４】そして、直流電源たる電池５４の正端子
は、切換スイッチ５５の固定接片ａ及び切換スイッチ５
６の固定接片ｂに接続され、電池５４の負端子は、切換
スイッチ５５の固定接片ｂ及び切換スイッチ５６の固定
接片ａに接続されており、切換スイッチ５５及び５６の
可動接片ｃ，ｃは直流モータ４９の入力端子に接続され
ている。

【００７５】再び、図６において、コンタクタ５３の固
定接点板５１はバッテリ１３の正端子に接続され、固定
接点板５２は直流側リアクトル３２のバッテリ側端子に
接続されている。

【００７６】而して、インダクションモータ１１の駆動
及びインダクションモータ１１の回生制動並びにバッテ
リ２２の充電の動作については、全波整流回路３３のサ
イリスタ３３ａ，３３ｂの代わりにトライアック４８が
行なうようになる以外は、第１の実施例と同様である。

【００７７】（４）バッテリ１３のリフレッシュ さて、バッテリ１３のリフレッシュ動作について述べる
に、このときには差込みプラグ３７を例えば単相１００
ボルトの交流電源たる電源コンセントに差込み接続し、
図示しないリフレッシュスイッチを操作してオンさせ
る。これにより、制御回路４２は、インダクションモー
タ１１の駆動モードからバッテリ１３のリフレッシュモ
ードへと切換わる。

【００７８】差込みプラグ３７が電源コンセントに接続
されると、ゼロクロス点センサ４１は、前述したよう
に、出力信号Ｓを出力し、これにより、制御回路４２
は、ＰＬＬ制御により、図５（ｃ）に示すように、交流
電源電圧Ｖａｃに同期した正弦波の基準（電圧）信号Ｖ
Ｒを作成し、制御回路４２は、基準信号ＶＲから交流電
源電圧Ｖａｃの極性を判断するようになっており、これ
に基づいて以下のような制御を行なう。

【００７９】制御回路４２は、リフレッシュモードで
は、インバータ回路１５の１つのアーム２０Ｕ，スイッ
チング回路４３及びトライアック４８を用いる。即ち、
制御回路４２は、トライアック４８をオンさせるととも
に、交流電源電圧Ｖａｃが正（＋）半波の場合には、先
ず、１つのアーム２０Ｕのトランジスタ１６Ｕ及びスイ
ッチング回路４３のトランジスタ４５をオンさせる。こ
れにより、バッテリ１３の正端子，コンタクタ５３，ダ
イオード２９，トランジスタ１６Ｕ，トライアック４
８，コンセント３７（交流電源），リアクトル３４，ト
ランジスタ４５及びバッテリ１３の負端子の経路で交流
電流（バッテリ１３の放電電流，交流電源への回生電
流）が流れ、これは交流電流検出器３９により検出され
て検出電流として制御回路４２に与えられる。

【００８０】トランジスタ１６Ｕ及び４５のオン状態の
継続により検出電流が増加してこれが基準信号ＶＲより
も大となると、制御回路４２は、トランジスタ１６Ｕを
オフさせる。その後、交流電流検出器３９の検出電流が
減少して基準信号ＶＲより小になると、制御回路４２は
再びトランジスタ１６Ｕをオンさせるようになる。以
下、同様の動作を繰返すようになる。

【００８１】交流電源電圧Ｖａｃが負（−）半波の場合
には、制御回路４２は、１つのアーム２０Ｕのトランジ
スタ１７Ｕをオンさせるとともに、スイッチング回路４
３のトランジスタ４４をオンさせる。この場合のトラン
ジスタ４４のオンオフ動作は、前述のトランジスタ１６
Ｕと同様である。

【００８２】このように第２の実施例によれば、バッテ
リ１３のリフレッシュ動作時には、インバータ回路１５
の１つのアーム２０Ｕとスイッチング回路４３とによっ
て形成される降圧用チョッパにより、バッテリ１３の残
存電力（残存エネルギー）を外部の交流電源に回生する
ようにしたので、従来とは異なり、放電用抵抗器を用い
てジュール熱として放散させる必要はなくなり、それだ
け、エネルギー効率の改善を図ることができ、又、放電
用抵抗器が不要であるので、電気自動車内にその設置ス
ペースを確保する必要がなく、設置スペースの狭い電気
自動車には最適である。

【００８３】尚、バッテリ１３を電気自動車から取外す
場合には、例えば、切換スイッチ５５及び５６の接片
（ｃ−ａ）間をオンさせて直流モータ４９を一方向に回
転させることにより、可動接点板５０を上昇させて、図
７に示すように、コンタクタ５３をオフさせ、逆に、バ
ッテリ１３を電気自動車に設置する場合には、切換スイ
ッチ５５及び５６の接点（ｃ−ｂ）間をオンさせて直流
モータ４９を逆方向に回転させることにより、可動接点
板５０を下降させて、コンタクタ５３をオンさせる。こ
れにより、コンタクタ５３を、振動等によりチャタリン
グのない安定したスイッチ手段となし得る。

【００８４】図８及び図９は本発明の第３実施例であ
り、図１と同一部分には同一符号を付して示し、以下、
異なる部分について説明する。即ち、この第３実施例で
は、モータとしてブラシレスモータ５７を用いたもの
で、ブラシレスモータ５７は、複数相例えば３相のステ
ータコイル５８Ｕ，５８Ｖ及び５８Ｗを有するステータ
５８と、鉄を含んだ磁性体、例えば、ネオジウム−鉄−
ホウ素（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）からなる磁性体を用いた永久
磁石形のロータ（図示せず）とから構成されている。そ
して、ステータコイル５８Ｕ，５８Ｖ及び５８Ｗは、ス
ター結線され、その各一端子はインバータ回路１５の出
力端子２５Ｕ，２５Ｖ及び２５Ｗに接続されている。

【００８５】而して、ブラシレスモータ５７には、周知
のように、ロータの回転位置を検出するホール素子等か
らなる３個の位置検出素子が設けられており、制御回路
４２は、これらの位置検出素子からの位置検出信号を論
理演算することによりインバータ回路１５のトランジス
タ１６Ｕ乃至１６Ｗ及び１７Ｕ乃至１７Ｗに対する通電
タイミング信号を作成するようになっている。制御回路
４２のその他の動作は第１実施例と同様であり、従っ
て、電気自動車の走行用モータとしてブラシレスモータ
５７を用いた場合でも、前記第１実施例同様の効果を得
ることができる。ところで、ブラシレスモータ５７のロ
ータを、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂからなる磁性体を用いた永久磁
石で構成すると、この種の永久磁石は保磁力が高いの
で、効率が良く且つ長寿命とし得る利点がある。

【００８６】この場合、従来（図１０）のモータ７とし
てブラシレスモータを用い、且つ、そのロータとして第
３実施例のブラシレスモータ５７のロータと同様のもの
を用いると、従来例では、モータ７への印加電圧はＰＷ
Ｍ制御のみによって変化させるようにしていることか
ら、印加電圧に含まれる高調波成分によりロータの永久
磁石に含まれる鉄分による鉄損が大になって、ロータが
著しく温度上昇する問題が生じる。

【００８７】これに対して、この第３実施例によれば、
ブラシレスモータ５７を定常時の回転数以上で回転させ
るべくチョッパ回路２６が昇圧用チョッパとして作用す
るときには、制御回路４２は、インバータ回路１５のト
ランジスタ１６Ｕ乃至１６Ｗ若しくは１７Ｕ乃至１７Ｗ
をＰＷＭデューティ１００（％）とするように制御する
ので、ＰＷＭ制御に基づく印加電圧の高調波成分による
ロータの鉄損は著しく小さくなり、ロータの発熱を極力
防止することができる。そして、ブラシレスモータ５７
を定常時の回転数未満で回転させる場合でも、従来のＰ
ＷＭデューティよりも高くすることができるので、ロー
タの高調波成分による鉄損を小さくすることができる。

【００８８】図９は、本発明者らの実験により得られた
ロータ温度特性を示すものである。尚、バッテリ１及び
１３の電圧は共に３３０Ｖである。図９中に△でプロッ
トされた温度特性Ａは、従来のモータの駆動装置により
モータ７を駆動して、電気自動車を８０ｋｍ／ｈで走行
させた場合のモータ７のロータ温度特性である。モータ
７の定格は、３３０（Ｖ），１００００（ｒｐｍ），１
０（Ｎ・ｍ）であり、駆動時におけるモータの駆動装置
の主回路電圧は３３０（Ｖ）、ＰＷＭデューティは３０
（％）である。尚、図９の横軸は時間（分），縦軸は温
度（ｄｅｇ）である。

【００８９】また、図９中に×でプロットされた温度特
性Ｂは、図８に示すようなモータ駆動装置１４によりブ
ラシレスモータ５７を駆動して、電気自動車を８０ｋｍ
／ｈで走行させた場合のブラシレスモータ５７のロータ
温度特性である。ブラシレスモータ５７の定格は、６６
０（Ｖ），１００００（ｒｐｍ），１０（Ｎ・ｍ）であ
り、駆動時におけるモータ駆動装置１４の主回路電圧は
３３０（Ｖ）、ＰＷＭデューティは６０（％）である。

【００９０】図９から明らかなように、温度特性Ｂは、
温度特性Ａに比して時間経過に対する温度上昇が低く良
好な特性を示している。これは、モータ駆動装置１４
は、チョッパ回路２６を昇圧用チョッパとして作用させ
てインバータ回路１５の主回路電圧を昇圧できるので、
バッテリ１３の電圧よりも高い定格電圧６６０（Ｖ）の
ブラシレスモータ５７を使用でき、これによって、従来
と同一速度を得るのでＰＷＭデューティを高くすること
ができるからである。

【００９１】即ち、バッテリ１及び１３の電圧が同じで
ある場合、定格電圧がブラシレスモータ７の２倍である
ブラシレスモータ５７によって前者と同じ回転速度を得
るには、ＰＷＭデューティを２倍にすれば良い。従っ
て、ＰＷＭデューティが大きくなった分だけＰＷＭ信号
に含まれる高調波成分は減少し、それに伴って、ブラシ
レスモータ５７のロータの永久磁石に鉄損によって生じ
る発熱は減少することになる。

【００９２】この鉄損による温度上昇の問題により、従
来の駆動装置によってモータを駆動する場合、そのモー
タのロータには、例えばフェライトなどからなる永久磁
石を用いるしか無かったが、以上のように第３実施例に
よれば、ブラシレスモータ５７のロータに鉄を含むＮｄ
−Ｆｅ−Ｂからなる永久磁石を用いても、その永久磁石
の鉄損による発熱を抑制することができる。従って、ロ
ータの永久磁石に従来より保磁力の高い磁性材料を使用
することが可能となり、ブラシレスモータ５７の効率を
高めることができ、長寿命とすることができる。尚、上
記実施例では、永久磁石の磁性体としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂ
を用いたが、これに限ることなく、鉄を含む磁性体であ
れば何でも良い。

【００９３】また、上記実施例では、モータとしてイン
ダクションモータ１１もしくはブラシレスモータ５７を
用いるようにしたが、代わりに、２相モータ，ブラシ付
直流モータ，或いはリラクタンスモータを用いてもよ
く、この場合には、駆動回路としてはフライホイールダ
イオードを有するスイッチング素子たるトランジスタを
２個直列に接続してなる１つのアームしか有しないもの
（例えばブラシ付直流モータ）もあり、従って、駆動回
路としては１つ以上のアームを有するものが対象とな
る。

【００９４】更に、上記実施例では、電流制限用スイッ
チング素子としてトライアック４８を設けるようにした
が、代わりに、逆並列接続した２個のサイリスタを設け
てもよく、或いは、逆並列接続した２個のフォトサイリ
スタ若しくはフォトトライアックを設けるようにしても
よい。

【００９５】その他、本発明は上記した実施例にのみ限
定されるものではなく、例えば、電気自動車に限らずバ
ッテリを電源としてモータを駆動するモータ駆動装置を
必要とする装置全般に適用することができる等、要旨を
逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論
である。

【００９６】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りであるの
で、次のような効果を奏する。請求項１及び２記載のモ
ータの駆動装置によれば、バッテリから駆動回路を介し
てモータに電力を供給するときには、チョッパ回路を昇
圧用チョッパとして作用可能であるので、バッテリ電圧
よりも高い電圧をモータに印加することが可能になっ
て、モータを定常時よりも高い回転数で駆動させること
ができ、定常運転時の効率をよくすることができる。
又、駆動回路からバッテリに電力を供給するときには、
チョッパ回路を降圧用チョッパとして作用可能であるの
で、モータを回生制動する場合若しくはバッテリを外部
電源より充電する場合にモータ発電電圧若しくは外部電
源電圧がバッテリ電圧よりも高かったとても、回路素子
を破損することなくバッテリに円滑に充電することがで
きる。

【００９７】請求項３記載のモータの駆動装置によれ
ば、モータの回生制動時に、モータ発電電圧がバッテリ
電圧より低い場合には、駆動回路のアームの負側スイッ
チング素子をオンオフ制御することにより、そのアーム
が昇圧用チョッパとして作用するようになる。

【００９８】請求項４記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリの充電時に、外部の交流電源は全波整流回
路により全波整流されるとともに、その全波整流電圧は
１つのアームが昇圧用チョッパとして作用して昇圧され
るようになり、従って、バッテリの充電のために専用の
充電器を設ける必要がなく、又、交流電源電圧がバッテ
リ電圧より低い場合でもバッテリの充電が可能になる。

【００９９】請求項５記載のモータの駆動装置によれ
ば、制御手段は、交流側電流検出手段の検出電流に基づ
いて全波整流回路のサイリスタの通電位相を略零から徐
々に大となるように制御するので、充電開始時の突入電
流を抑制することができる。

【０１００】請求項６記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリの充電時に、制御手段は、直流側電流検出
手段の検出電流に基づいて降圧用チョッパとして作用す
るチョッパ回路のオンオフデューティを徐々に上昇させ
るので、充電電流を所定値に制御することができ、安定
した充電を行なわせることができる。

【０１０１】請求項７記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリの充電時に、制御手段は、直流側電流検出
手段の検出電流が所定値に達しない場合には、昇圧用チ
ョッパのオンオフデューティを調整して充電電流を制御
するので、請求項６と同様の効果を奏する。

【０１０２】請求項８記載のモータの駆動装置によれ
ば、スイッチング回路と双方向三端子サイリスタを設け
るようにしても、請求項５と同様の作用効果が得られ
る。請求項９及び１０に記載のモータの駆動装置によれ
ば、基準信号に外部交流電源から流れる電流を追従させ
るので、力率改善を図ることができ、又、コンデンサに
交流電源電圧のピーク値以上の電圧に充電するので、降
圧用チョッパとの作用によりバッテリの充電電流が一定
となるように制御することができる。

【０１０３】請求項１１記載のモータの駆動装置によれ
ば、コンデンサの端子間電圧がバッテリの充電電圧より
も高い場合にもチョッパ回路を降圧用チョッパとして作
用させるので、請求項１０と同様の効果が得られる。

【０１０４】請求項１２記載のモータの駆動装置によれ
ば、モータの最も頻繁に使用される出力において、バッ
テリの基準電圧が駆動回路のＰＷＭデューティが１００
％と成る状態でモータに印加されるので、モータ及び駆
動回路を定常出力に応じて設計することができる。

【０１０５】請求項１３記載のモータの駆動装置によれ
ば、バッテリのリフレッシュ動作時にその残存エネルギ
ーを交流電源に回生させるので、エネルギー効率がよく
なり、放電用抵抗器は不要となる。請求項１４に記載の
モータの駆動装置によれば、チョッパ回路をトランジス
タモジュールにて構成したので、構成が簡単になる。

【０１０６】請求項１５記載のモータの駆動装置によれ
ば、モータに、鉄を含んでなる永久磁石によって構成さ
れたロータを用いたので、モータの効率を高めることが
でき、且つ、長寿命とすることができつつ、ロータの温
度上昇を極力防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気的構成図

【図２】モータの特性図（その１）

【図３】モータの特性図（その２）

【図４】バッテリの充電時の各部の波形図（その１）

【図５】バッテリの充電時の各部の波形図（その２）

【図６】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図７】コンタクタの構成図

【図８】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図９】ロータの温度特性を示す図

【図１０】従来例を示す電気的構成図

【符号の説明】

図面中、１１はインダクションモータ（モータ）、１３
はバッテリ、１５はインバータ回路（駆動回路）、１６
Ｕ乃至１６Ｗ及び１７Ｕ乃至１７Ｗはトランジスタ（ス
イッチング素子）、１８Ｕ乃至１８Ｗ及び１９Ｕ乃至１
９Ｗはフライホイールダイオード、２０Ｕ乃至２０Ｗは
アーム、２２はコンデンサ、２６はチョッパ回路、３２
は直流側リアクトル、３３は全波整流回路、３３ａ及び
３３ｂはサイリスタ、３４は交流側リアクトル、３８は
直流電圧検出器、３９は交流電流検出器（交流側電流検
出手段）、４０は充電電流検出器（直流側電流検出手
段）、４１はゼロクロス点センサ、４２は制御回路（制
御手段）、４３はスイッチング回路、４８は双方向性三
端子サイリスタ、５７はブラシレスモータ（モータ）を
示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 3/155 Ｆ 7/538 Ａ 9181−5Ｈ 7/797 9181−5Ｈ (72)発明者 石原 治彦 愛知県瀬戸市穴田町991番地 株式会社東 芝愛知工場内 (72)発明者 加藤 征二 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フライホイールダイオードを有する２個
   のスイッチング素子を直列に接続してなるアームを１つ
   以上有し、入力端子がバッテリに接続され、出力端子が
   モータに接続されて、前記スイッチング素子のオンオフ
   により前記モータを通電制御する駆動回路と、 この駆動回路に並列に接続されフライホイールダイオー
   ドを有する２個のスイッチング素子を直列に接続してな
   るチョッパ回路と、 このチョッパ回路の中性点とバッテリとの間に接続され
   た直流側リアクトルと、 前記駆動回路及びチョッパ回
   路のスイッチング素子をオンオフ制御するように設けら
   れ、前記チョッパ回路を、前記バッテリから駆動回路に
   電力を供給するときには昇圧用チョッパとして作用可能
   とし、前記駆動回路からバッテリに電力を供給するとき
   には降圧用チョッパとして作用可能とする制御手段とを
   具備してなるモータの駆動装置。
2. 【請求項２】 制御手段は、モータ出力が低いときには
   駆動回路にバッテリの基準電圧を供給し、モータ出力が
   高いときにはチョッパ回路を昇圧用チョッパとして作用
   させるように制御することを特徴とする請求項１記載の
   モータの駆動装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、モータの回生時において、
   モータ発電電圧がバッテリ電圧より高い場合にはチョッ
   パ回路を降圧用チョッパとして作用させてバッテリへの
   充電電流を制御し、モータ発電電圧がバッテリ電圧より
   低い場合には駆動回路のアームの負側スイッチング素子
   をオンオフ制御することにより昇圧用チョッパとして作
   用させてバッテリへの充電電流を制御するように構成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のモータの駆動
   装置。
4. 【請求項４】 外部の交流電源を全波整流するための全
   波整流回路を備えて、その交流入力端子側に交流側リア
   クトルが接続されているとともに、正側直流出力端子が
   駆動回路の１つのアームの中性点に及び負側直流出力端
   子がバッテリの負端子に接続され、制御手段は、外部の
   交流電源によるバッテリの充電時には、前記１つのアー
   ムの負側スイッチング素子をオンオフ制御することによ
   り昇圧用チョッパとして作用させるように構成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のモータの駆動装置。
5. 【請求項５】 交流電源から全波整流回路を介して駆動
   回路に流れる充電電流を検出する交流側電流検出手段を
   備え、その全波整流回路は２個以上のサイリスタを含ん
   で構成され、制御手段は、前記交流側電流検出手段の検
   出電流に基づいて前記サイリスタの通電位相を略零から
   徐々に大となるように制御するように構成されているこ
   とを特徴とする請求項４記載のモータの駆動装置。
6. 【請求項６】 バッテリに流れる充電電流を検出する直
   流側電流検出手段を備え、制御手段は、その直流側電流
   検出手段の検出電流に基づいて降圧用チョッパのオンオ
   フデューティを徐々に上昇させてその充電電流を所定値
   に制御するように構成されていることを特徴とする請求
   項４記載のモータの駆動装置。
7. 【請求項７】 制御手段は、直流側電流検出手段の検出
   電流が所定値に達しない場合には、昇圧用チョッパのオ
   ンオフデューティを調整して充電電流を制御するように
   構成されていることを特徴とする請求項６記載のモータ
   の駆動装置。
8. 【請求項８】 駆動回路に並列にフライホイールダイオ
   ードを有する２個のスイッチング素子を直列に接続して
   なるスイッチング回路が接続され、全波整流回路の代わ
   りに双方向性三端子サイリスタが用いられていることを
   特徴とする請求項５記載のモータの駆動装置。
9. 【請求項９】 制御手段は、外部の交流電源から流れる
   交流電流を交流電源電圧に同期した正弦波の基準信号に
   追従させるように制御するように構成されていることを
   特徴とする請求項４記載のモータの駆動装置。
10. 【請求項１０】 駆動回路に並列にコンデンサが接続さ
    れ、制御手段は、コンデンサの端子間電圧が外部の交流
    電源電圧のピーク値以上となるように制御するように構
    成されていることを特徴とする請求項９記載のモータの
    駆動装置。
11. 【請求項１１】 制御手段は、コンデンサの端子間電圧
    がバッテリの充電電圧よりも高い場合には、チョッパ回
    路を降圧用チョッパとして作用させて電流制限を行なう
    ように構成されていることを特徴とする請求項９又は１
    ０記載のモータの駆動装置。
12. 【請求項１２】 モータの最も頻繁に使用される出力に
    おいて、バッテリの基準電圧が駆動回路のＰＷＭデュー
    ティが１００％なる状態でモータに印加されるように構
    成されていることを特徴とする請求項２記載のモータの
    駆動装置。
13. 【請求項１３】 制御手段は、駆動回路の１つのアーム
    及びスイッチング回路のスイッチング素子をオンオフ制
    御することによって、バッテリのリフレッシュ動作時に
    そのバッテリの残存エネルギーを外部の交流電源に回生
    させるように構成されていることを特徴とする請求項８
    記載のモータの駆動装置。
14. 【請求項１４】 チョッパ回路は、フライホイールダイ
    オードを並列に有する２個のトランジスタからなるトラ
    ンジスタモジュールにて構成されていることを特徴とす
    る請求項１乃至１３のいずれかに記載のモータの駆動装
    置。
15. 【請求項１５】 モータは、鉄を含んでなる永久磁石に
    よって構成されたロータを用いることを特徴とする請求
    項１乃至１４のいずれかに記載のモータの駆動装置。