JPH10304580A

JPH10304580A - 電源装置

Info

Publication number: JPH10304580A
Application number: JP9123074A
Authority: JP
Inventors: Noboru Maeda; 登前田; Hiroshi Ishiyama; 弘石山
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】電源装置の負荷側の絶縁不良による漏れ電流
でケーシング等が電気腐食を生じないようにすることで
ある。【解決手段】入力側のスイッチング部１２により給電
手段１１から、インダクター１３１を有するエネルギー
蓄積回路１３に断続的に通電し、導通時に蓄積されたエ
ネルギーを遮断時に被給電手段１５に出力する電源装置
において、エネルギー蓄積回路１３の出力端１３ｂと被
給電手段１５の入力端１５ａ間の導通と遮断とを切り替
える出力側のスイッチング部１４を設け、制御手段１６
により入力側および出力側のスイッチング部１２，１４
を、一方がオンのとき他方がオフとなるように作動せし
め、常にエネルギー蓄積回路１３の入力側と出力側とを
絶縁せしめて、ケーシング等を一部とする閉回路が形成
されないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は入力電力を交流直流
変換等して出力する電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電源には、インダクター、コンデンサ等
のエネルギー蓄積素子にエネルギーを蓄積するエネルギ
ー蓄積回路を形成し、これに入力する電圧を断続して通
電時にエネルギー蓄積素子にエネルギーを保持せしめ、
遮断時に出力せしめるようになしたものがあり、入力す
る電気エネルギーを交流から直流に変換したり、出力さ
れる電圧や電流を制御している。トランスのような重量
部品を用いないので、例えば実開昭５８−３４５４３号
公報等に記載されているように電気自動車のバッテリの
充電装置にも広く適用されている。

【０００３】かかる電源装置ではエネルギー蓄積回路に
給電する入力電源は通常、いずれかの極がアースされて
おり、負荷となる装置のケーシングやバッテリが搭載さ
れる車両のシャーシも感電防止のためアースされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、負荷装
置も小型化が進みケーシング内の部品の実装密度は極め
て高くなっている。また電気自動車のバッテリ充電装置
のように振動や塵埃等、過酷な環境下での使用を余儀な
くされるものもある。このため部品とケーシング等間で
絶縁劣化が生じるおそれがある。上記実開昭５８−３４
５４３号公報記載の電気自動車用充電装置等のように、
エネルギー蓄積回路の入力側と出力側とが絶縁されてい
ない回路では、バッテリ等の負荷の一方の極とケーシン
グ等間の絶縁不良を生じた場合、負荷、ケーシング等、
アース、入力電源、エネルギー蓄積回路を介して負荷に
戻る閉回路が形成され、ケーシング等に電気腐食が生じ
るおそれがある。

【０００５】そこで本発明は、漏れ電流によるケーシン
グ等の電気腐食を防止する電源装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、エネルギー蓄積素子にエネルギーを蓄積するエネル
ギー蓄積回路の入力端と給電手段の出力端間の導通と遮
断とを切り替える入力側のスイッチング手段を給電手段
の各出力端ごとに設け、かつエネルギー蓄積回路の出力
端と被給電手段の入力端間の導通と遮断とを切り替える
出力側のスイッチング手段を被給電手段の各入力端ごと
に設ける。上記入力側のスイッチング手段と出力側のス
イッチング手段とを、一方がオンのとき他方がオフとな
るように作動せしめる制御手段を設ける。

【０００７】エネルギー蓄積回路は、入力側のスイッチ
ング手段により給電手段から電圧が断続的に印加され、
通電時にエネルギー蓄積素子にエネルギーを蓄積し、こ
れを遮断時に被給電手段に出力する。入力側のスイッチ
ング手段、出力側のスイッチング手段のいずれかがオフ
しているから、給電手段とエネルギー蓄積回路間または
被給電手段とエネルギー蓄積回路間は、実質的に常に絶
縁されていることになる。したがって被給電手段がその
ケーシング等との間に絶縁不良を生じても、ケーシング
等からアースを経て給電手段に到り給電手段からエネル
ギー蓄積回路を介して再び被給電手段に還る閉回路は形
成されず、ケーシング等において電気腐食は生じない。

【０００８】請求項２記載の発明では、上記入力側のス
イッチング手段と出力側のスイッチング手段のうち、一
方がオンからオフに切り替わった後、他方がオフからオ
ンに切り替わるまでの遅れ時間を設けることで、スイッ
チング手段の動作応答遅れ等により入力側のスイッチン
グ手段と出力側のスイッチング手段の両方が同時にオン
することが防止される。

【０００９】請求項３記載の発明では、交流を直流に変
換する電源を、上記エネルギー蓄積回路がエネルギー蓄
積素子からの出力電流を整流する整流回路を有する構成
とする。

【００１０】もし万一エネルギー蓄積素子の一部が絶縁
劣化を起こしエネルギー蓄積素子が電源装置のケーシン
グ等を介してアースと導通し、エネルギー蓄積素子から
アース、交流電源を経て再びエネルギー蓄積素子に還流
する閉回路が形成されても、上記エネルギー蓄積素子に
は交流をスイッチングした電圧が印加されているから上
記ケーシング等に流れる漏れ電流も交流がスイッチング
されたものとなり、その直流成分は回路の非対称性より
生ずるごく微弱なものとなる。しかして上記ケーシング
等は漏れ電流による電気腐食が防止される。

【００１１】請求項４記載の発明では、上記電源装置
は、直流電力を交流電力に変換するインバータを介して
交流モータの固定子巻線に給電するための充電可能なバ
ッテリを充電する電源装置とする。上記給電手段の出力
端を、交流モータの固定子巻線がインバータと接続され
る接続点と、上記入力側のスイッチング手段を介して接
続し、上記エネルギー蓄積素子は交流モータの固定子巻
線とし、上記整流回路はインバータの帰還用ダイオード
により構成する。

【００１２】充電時におけるエネルギー蓄積素子および
整流器として交流モータの固定子巻線およびインバータ
の帰還用ダイオードを流用できるから、装置の構成を簡
単にでき、コストが低減する。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１に本発明の電源装置を示す。電源
装置は充電用のもので、給電手段たる直流電源１１と、
その出力を入力とする反転昇降圧型チョッパ回路１ａと
を有し、反転昇降圧型チョッパ回路１ａから充電対象で
ある被給電手段たるバッテリ１５に給電されるようにな
っている。

【００１４】反転昇降圧型チョッパ回路１ａはエネルギ
ー蓄積素子たるインダクター１３１を有するエネルギー
蓄積回路１３と、その前段の入力側のスイッチング部１
２とで構成してある。入力側のスイッチング部１２は、
直流電源１１の出力端１１ａとエネルギー蓄積回路１３
の入力端１３ａ間の導通と遮断とを切り替える入力側の
スイッチング手段たるスイッチング素子１２１を、直流
電源１１の出力端１１ａごとに設けたもので、スイッチ
ング素子１２１の導通時に、エネルギー蓄積回路１３が
直流電源１１からのエネルギーをインダクター１３１に
蓄積し、スイッチング素子１２１の遮断時に出力するよ
うになっている。

【００１５】反転昇降圧型チョッパ回路１ａの後段に
は、出力側のスイッチング部１４が設けてある。出力側
のスイッチング部１４はエネルギー蓄積回路１３の出力
端１３ｂとバッテリ１５の入力端１５ａ間の導通と遮断
とを切り替える出力側のスイッチング手段たるスイッチ
ング素子１４１を、バッテリ１５の各入力端１５ａごと
に設けたものである。

【００１６】制御回路１６は入力側および出力側のスイ
ッチング部１２，１４を制御するもので、入力側のスイ
ッチング部１２の両スイッチング素子１２１のベースに
は共通の制御信号が入力するようになっている。制御信
号は所定の周期のパルス信号で与えられ、スイッチング
素子１２１がオンオフし、直流電源１１からエネルギー
蓄積回路１３への給電が断続するようになっている。出
力側のスイッチング部１４の両スイッチング素子１４１
のベースには別の共通の制御信号が入力するようになっ
ている。制御信号は入力側のスイッチング部１２に入力
する制御信号とは逆相のパルス信号で、スイッチング素
子１４１がオンオフし、エネルギー蓄積回路１３からバ
ッテリ１５への給電が断続するようになっている。

【００１７】上記電源装置の作動を説明する。入力側の
スイッチング部１２のスイッチング素子１２１の通電時
には、直流電源１１からのエネルギーがエネルギー蓄積
回路１３のインダクター１３１に蓄積される。蓄積され
たエネルギーは、入力側のスイッチング部１２のスイッ
チング素子１２１の遮断時に、このタイミングにおいて
導通している出力側のスイッチング部１４のスイッチン
グ素子１４１を介してバッテリ１５に給電される。

【００１８】ところで通常、直流電源１１は、一方（例
えば負極）がアースされ、バッテリ１５が搭載される装
置もそのケーシング等が安全のためアースされている。
一方入力側のスイッチング部１２のスイッチング素子１
２１と出力側のスイッチング部１４のスイッチング素子
１４１のいずれかはオフしているから、常にエネルギー
蓄積回路１３は、その入力側または出力側が遮断されて
いることになる。しかもスイッチング素子１２１，１４
１は直流電源１１の各出力端１１ａ、バッテリ１５の各
入力端１５ａごとに設けられているから、直流電源１１
とエネルギー蓄積回路１３間またはバッテリ１５とエネ
ルギー蓄積回路１３間は、実質的に常に絶縁されている
ことになる。したがってバッテリ１５の極のいずれが上
記ケーシング等との間に絶縁不良を生じても、バッテリ
１５からアース、直流電源１１、エネルギー蓄積回路１
３を経て再びバッテリ１５に戻る閉回路は形成されな
い。しかして上記ケーシング等に漏れ電流は流れず、上
記ケーシング等の電気腐食は生じない。

【００１９】なおスイッチング素子１２１，１４１の応
答遅れ時間のばらつきにより入力側のスイッチング部１
２と出力側のスイッチング部１４とがいずれもオンとな
る期間が生じてしまうのを防止するには、制御信号のデ
ューティ比を調整していずれかもしくは両方のスイッチ
ング部のスイッチング素子のオン期間を短くし、入力側
のスイッチング部と出力側のスイッチング部のうち、一
方がオンからオフに切り替わってから所定の遅れ時間経
過後に、他方がオフからオンに切り替わるように設定
し、両スイッチング部が同時にオフする期間を設けるこ
とで入力側のスイッチング部と出力側のスイッチング部
とがいずれもオンとなることがないようにすることがで
きる。

【００２０】また両スイッチング部１２，１４は同一周
波数でオンオフするのではなく、その制御信号のうち、
一方を他方の周波数の整数倍に設定し、図２のように周
波数の低い制御信号で作動するスイッチング部のスイッ
チング素子（図例では入力側のスイッチング部１２のス
イッチング素子１２１）のオン期間を周波数の高い制御
信号で作動するスイッチング部のスイッチング素子（図
例では出力側のスイッチング部１４のスイッチング素子
１４１）のオフ期間よりも短く設定するのでもよい。か
かる設定でも一方のスイッチング部１２（１４）がオン
のとき他方のスイッチング部１４（１２）はオフするか
ら、常にエネルギー蓄積回路１３は、その入力側が直流
電源１１と遮断されているかまたは出力側がバッテリ１
５と遮断される。

【００２１】（第２実施形態）図３に本発明の第２の電
源装置を示す。商用電源や発電機等の交流電源によりバ
ッテリを充電するためのもので、図１と実質的に同じ作
動をする要素については同一番号を付し、第１実施形態
との相違点を中心に説明する。本実施形態においては直
流電源に代えて、交流電源１１１と４ダイオードのブリ
ッジ整流回路１１２としてあり、降圧型のチョッパ回路
１ｂに脈流が入力するようになっている。降圧型のチョ
ッパ回路１ｂはエネルギー蓄積素子たるインダクタ１３
２がバッテリ１５Ａに対して直列に接続されるエネルギ
ー蓄積回路１３Ａとしてある。かかる構成でもエネルギ
ー蓄積回路１３Ａの入力側と出力側のいずれかが絶縁さ
れるから、バッテリ１５Ａの極のいずれが絶縁不良を生
じてもケーシング等において漏れ電流による電気腐食が
生じることはない。

【００２２】（第３実施形態）図４に本発明の電源装置
を適用した電気自動車用バッテリの充電装置を示す。充
電装置は、被給電手段たる電気自動車用のバッテリ２１
を充電するもので、電気自動車の動力を生み出す三相の
交流モータの駆動系の回路と一部を共用して構成されて
いる。

【００２３】最初にモータ駆動系としての回路構成につ
いて説明する。モータ駆動部２ａは、バッテリ２１の直
流電力を交流電力に変換して交流モータの固定子巻線２
２に給電するためのインバータ部２３、インバータ部２
３への給電を安定化するためのコンデンサ２４を備えて
いる。固定子巻線２２はＵ，Ｖ，Ｗの各相固定子巻線２
２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗが星形接続されたものである。イ
ンバータ部２３は、６組の並列接続されたＩＧＢＴ２３
１および還流用のダイオード２３２とよりなる公知の三
相６アームブリッジ回路である。なおインバータ部２３
には、ＩＧＢＴ以外のパワートランジスタも好適に用い
られる。

【００２４】直列に接続されたＩＧＢＴ２３１の接続中
点には固定子巻線２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの各端点がそ
れぞれ接続されている。ＩＧＢＴ２３１のゲートには、
制御回路４がＩＧＢＴ２３１をオンオフする制御信号を
出力するようになっている。制御回路４は、車両コンピ
ュータ５からアクセル量等に対応した動作指令が出力さ
れ、指令値に応じて各相固定子巻線２２Ｕ，２２Ｖ，２
２Ｗに流す相電流をＰＷＭ制御するようになっている。

【００２５】バッテリ２１とモータ駆動部２ａ間は、直
列接続されたプリチャージ抵抗２５と第１のリレー２６
ならびにこれらと並列の第２のリレー２７で接続されて
いる。第１のリレー２６は起動直後には閉じられてお
り、バッテリ２１によりプリチャージ抵抗２５を介して
コンデンサ２４が充電した後、第２のリレー２７がオン
しバッテリ２１からモータ駆動部２ａに直接給電が可能
になる。

【００２６】バッテリ充電系としての回路構成を説明す
る。各相固定子巻線２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗのうち２つ
（図例ではＵ相固定子巻線２２ＵとＷ相固定子巻線２２
Ｗ）は、入力端であるその端点２２１Ｕ，２２１Ｗが、
入力側のスイッチング部３３、フィルタ回路３２を介し
て交流電源３１の出力端３１ａ，３１ｂと接続され、交
流電源３１から交流電圧が、直列接続された固定子巻線
２２Ｕ，２２Ｗに印加されるようになっており、インダ
クターとして作動する固定子巻線２２Ｕ，２２Ｗならび
にコンデンサ２４が交流電源３１からのエネルギーを蓄
積するエネルギー蓄積素子となる。

【００２７】インバータ部２３は、バッテリ２１充電時
にはＩＧＢＴ２３１がオフし固定子巻線２２Ｕ，２２Ｗ
と接続された４つの還流用のダイオード２３２によりブ
リッジ整流回路を形成する。またコンデンサ２４はイン
バータ部２３の出力の平滑用に用いられる。

【００２８】直列接続された固定子巻線２２Ｕ，２２Ｗ
とインバータ部２３とコンデンサ２４によりエネルギー
蓄積回路３ａが形成される（以下、直列接続された固定
子巻線２２Ｕ，２２Ｗ、インバータ部２３を、バッテリ
充電系の回路要素として作動する場合には、インダクタ
２２Ｕ，２２Ｗ、整流回路２３という）。

【００２９】交流電源３１は、バッテリ２１充電時には
図略の車両のコネクタを介して接続される。また交流電
源３１の極のいずれかはアースされ、このコネクタによ
り車両のシャーシが感電防止のため交流電源３１と共通
にアースされている。シャーシを介して上記モータの外
囲器等のケーシングがアースされている。

【００３０】入力側のスイッチング部３３は、スイッチ
ング手段たるスイッチング回路３３１と駆動回路３３２
とが交流電源３１の各出力端３１ａ，３１ｂごとに設け
られる。スイッチング回路３３１は、逆並列接続された
ＩＧＢＴ３３１１とダイオード３３１２とを、直列に２
組接続したもので、ＩＧＢＴ３３１１はエミッタ同志が
接続され、ダイオード３３１２はアノード同志が接続さ
れて、ＩＧＢＴ３３１１同志およびダイオード３３１２
同志は順方向が逆である。

【００３１】両ＩＧＢＴ３３１１のゲートに駆動回路３
３２がＩＧＢＴ３３１１のオンオフを制御する共通の制
御信号を出力するようになっており、両ＩＧＢＴ３３１
１が一緒にオンオフするようになっている。

【００３２】駆動回路３３２から出力される制御信号
は、制御手段たる制御回路４によって設定される数ｋか
ら数十ｋＨｚのパルス電圧で、両駆動回路３３２に共通
である。かかる交流電源３１に比して周波数の高い制御
信号により、高速で交流電源３１の出力端３１ａ，３１
ｂとエネルギー蓄積回路３ａの入力端２２１Ｕ，２２１
Ｗ間の導通と遮断とが交互に行われる。各スイッチング
回路３３１にＩＧＢＴ３３１１とダイオード３３１２と
を逆並列接続したものを直列に２組設けているのは、電
流の向きが交流電源３１の周期で変わり、交流電源３１
からの電流がいずれの方向に流れていても導通と遮断と
を行えるようにするためである。

【００３３】フィルタ回路３２はインダクタと高周波コ
ンデンサで構成される公知のもので、入力側のスイッチ
ング部３３のスイッチング時における電流波形をなめら
かにすることで、交流電源３１側へ電流の高調波成分が
漏れないようにするとともに、入力側のスイッチング部
３３がオンしたときの突入電流を防止している。

【００３４】整流回路２３の後段には出力側のスイッチ
ング部３４と第３のリレー３５が設けてある。出力側の
スイッチング部３４はスイッチング回路３４１と駆動回
路３４２とよりなり、スイッチング回路３４１はバッテ
リ２１の入力端２１ａ，２１ｂごとに設けられる。スイ
ッチング回路３４１はＩＧＢＴ３４１１とダイオード３
４１２とを直列に接続したもので、ＩＧＢＴ３４１１の
エミッタとダイオード３４１２のアノードとが接続され
てＩＧＢＴ３４１１とダイオード３４１２とは順方向が
同じである。ＩＧＢＴ３４１１のゲートに駆動回路３４
２がＩＧＢＴ３４１１のオンオフを制御する制御信号を
出力するようになっている。

【００３５】駆動回路３４２から出力される制御信号は
制御回路４によって設定され、入力側のスイッチング部
３３のＩＧＢＴ３３１１を制御する制御信号と逆相の信
号であり、バッテリ２１の入力端２１ａ，２１ｂとエネ
ルギー蓄積回路３ａの出力端２３ａ，２３ｂ間の導通と
遮断とが、上記交流電源３１とエネルギー蓄積回路３ａ
間の導通と遮断とは逆相で交互に行われる。

【００３６】第３のリレー３５はバッテリ２１充電時に
オンし、バッテリ２１と、インバータ部２３の出力を平
滑するコンデンサ２４とを接続するようになっている。

【００３７】図５、図６は図４の回路において、交流電
源３１、バッテリ２１、インバータ部２１等を除く回路
部分をユニット化したものである。図７、図８は一部の
部品を組付ける前のものである。図７、図８において、
プレート６１には、フィルタ回路３２を構成するインダ
クター３２１および高周波コンデンサ３２２と、入力側
のスイッチング部３３のスイッチング回路３３１が実装
されたＩＧＢＴモジュール３３１と、出力側のスイッチ
ング部３４のスイッチング回路３４１が実装されたＩＧ
ＢＴモジュール３４１とが装着されている。プレート６
１にはまた、温度の過昇検出用のサーミスタ７１が固定
されている。プレート６１はアルミニウムまたは銅製の
高伝熱素材で、ＩＧＢＴモジュール３３１，３４１等の
放熱効果を高めている。

【００３８】ＩＧＢＴモジュール３３１，３４１は高伝
熱性グリスを介してプレート６１に固定されている。イ
ンダクター３２１、高周波コンデンサ３２２はプレート
６１に形成した取り付け用の抜き穴に嵌装してあり、そ
の嵌め込み量は図のごとくプレート６１の裏面側がこれ
らの突出により凹凸にならない量としてある。

【００３９】プレート６１にはまた、ＩＧＢＴの駆動回
路３３２，３４２を実装した２枚の駆動回路基板７２
ａ，７２ｂが取り付けられている。駆動回路基板７２
ａ，７２ｂは互いに図略のフラットワイヤで接続され、
駆動回路基板７２ｂがＩＧＢＴモジュール３３１，３４
１とは半田付けにより直接接続される。駆動回路基板７
２ａは駆動用電源等の重量部品が実装されるもので、そ
の電子部品およびプリントパターンが形成されない周縁
部の裏面がプレート６１に密着して取り付けられる。プ
レート６１には、駆動回路基板７２ａよりもやや小さな
開口部６１ａ（図８（Ｃ）参照）が形成されて、駆動回
路基板７２ａの裏面に実装される部品およびプリントパ
ターンとプレート６１間が絶縁されるようになってい
る。

【００４０】駆動回路基板７２ｂは駆動用トランジスタ
等の軽量の部品が実装され、駆動回路基板７２ａの上方
位置に４本の六角支柱６２により一方の駆動回路基板７
２ａとともにプレート６１に固定される。

【００４１】図５、図６において、ＩＧＢＴモジュール
３３１，３４１の上方位置に平板状のホルダ部６３が設
けてあり、六角支柱６４によりプレート６１と結合して
いる。ホルダ部６３には、制御回路４を実装した制御回
路基板７３が固定される。制御回路基板７３には２つの
コネクタ７４，７５が設けてあり、制御回路基板７３が
一方のコネクタ７４により図略のハーネスワイヤで駆動
回路基板７２ａ，７２ｂと接続され、他方のコネクタ７
５により図略のハーネスワイヤで車両コンピュータ５と
接続される。

【００４２】駆動回路基板７２ａ，７２ｂ、ＩＧＢＴモ
ジュール３３１，３４１と、ホルダ部６３間位置には、
配線用基板７６が設けられる。配線用基板７６はＩＧＢ
Ｔモジュール３３１と、フィルタ回路３２および固定子
巻線２２Ｕ，２２Ｗとを接続するための配線パターン、
ＩＧＢＴモジュール３４１と、インバータ２３およびバ
ッテリ２１とを接続するための配線パターンが形成され
たプリント基板で、上記固定子巻線２２Ｕ，２２Ｗ等と
結線するための端子２２１Ｕ，２２１Ｗ，２１ａ，２１
ｂ，２３ａ，２３ｂが設けてあり、これに上記固定子巻
線２２Ｕ，２２Ｗ等が図略のワイヤまたは銅製等のバス
バで接続される。

【００４３】図９は入力側のスイッチング部３３のスイ
ッチング回路３３１を実装したＩＧＢＴモジュール３３
１の内部チップ配置図である。プリント基板８Ａには両
ＩＧＢＴ３３１１のエミッタ同志を接続しかつ両ダイオ
ード３３１２のアノード同志を接続するパターン８１
と、ＩＧＢＴ３３１１のコレクタとダイオード３３１２
のカソードを接続するパターン８２，８３、各ＩＧＢＴ
３３１１のゲート配線パターン８４ａ，８４ｂとが形成
され、これらとＩＧＢＴチップ３３１１およびダイオー
ドチップ３３１２とがボンディング等により結線され
る。

【００４４】一方、図１０は、インバータ部２３に用い
られる直列接続型のＩＧＢＴモジュールすなわち逆並列
接続されたＩＧＢＴ２３１とダイオード２３２を２組直
列に接続したものの内部チップ配置図である。プリント
基板８Ｂには、図中左側のＩＧＢＴ２３１のエミッタと
右側のＩＧＢＴ２３１のコレクタを接続しかつ右側のダ
イオード２３２のアノードと左側のダイオードのカソー
ドとを接続するパターン８５と、左側のＩＧＢＴ２３１
のコレクタと左側のダイオード２３２のカソードを接続
するパターン８６と、右側のＩＧＢＴ２３１のエミッタ
と右側のダイオード２３２のアノードを接続するパター
ン８７と、各ＩＧＢＴ２３１のゲート配線パターン８８
ａ，８８ｂとが形成され、これらとＩＧＢＴチップ２３
１およびダイオードチップ２３２とが結線される。

【００４５】両図より知られるように両ＩＧＢＴモジュ
ールは、チップ配置と、チップと配線パターン間を接続
するボンディングワイヤ（８０１〜８０６）のボンディ
ング位置は同じで、配線パターンのレイアウトのみ異な
るものが用いられる。しかして本発明の電源装置を製造
するに当たり、入力側のスイッチング部３３は、インバ
ータ部２３のＩＧＢＴモジュールに用いられるチップ、
モジュール外囲器等の部品を流用し、同じ製造設備で製
造できコストの低減を図ることができる。なおスイッチ
ング回路はその駆動回路とともに１つの外囲器に格納し
ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）化してさ
らに小型化することもできる。

【００４６】充電装置の作動を説明する。入力側のスイ
ッチング部３３の導通時に交流電源３１からの交流電力
がフィルタ回路３２を介してインダクター２２Ｕ，２２
Ｗに通電され、インダクター２２Ｕ，２２Ｗがエネルギ
ーを蓄積し、入力側のスイッチング部３３が遮断する
と、整流回路２３に給電され、整流回路２３で整流され
る。そしてこのタイミングにおいて導通している出力側
のスイッチング部３４を介してバッテリ２１に給電され
バッテリ２１の充電が行われる。整流回路２３はブリッ
ジ整流回路であり、全波整流されるから交流電源３１か
らの電流の向きによらずバッテリ２１が充電される。

【００４７】ところで入力側のスイッチング部３３と出
力側のスイッチング部３４の相補的なスイッチング作動
により、交流電源３１とエネルギー蓄積回路３ａ間また
はバッテリ２１とエネルギー蓄積回路３ａ間は、実質的
に常に絶縁されていることになる。したがってバッテリ
２１の極のいずれが絶縁不良を起こしても、上記ケーシ
ング等、アース、交流電源３１、エネルギー蓄積回路３
ａを経てバッテリ２１に再び戻る閉回路が形成されな
い。しかして上記ケーシング等の電気腐食が防止され
る。

【００４８】またインダクター２２Ｕ，２２Ｗの一部が
絶縁劣化し上記ケーシングと導通した場合、漏れ電流が
バッテリ２１側と交流電源３１側より回り込もうとす
る。このうちバッテリ２１側より回り込もうとする漏れ
電流は整流回路２３により還流が阻止される。また交流
電源３１側より回り込もうとする漏れ電流は、交流電源
３１から再びインダクター２２Ｕ，２２Ｗに還流する。
この漏れ電流は、インダクター２２Ｕ，２２Ｗに交流電
圧が印加されているから絶えず向きを変える。しかして
交流電源３１の数周期にわたってみると交流電源３１に
回り込んだ漏れ電流は直流成分を含まない。しかしてイ
ンダクター２２Ｕ，２２Ｗの一部に絶縁劣化が生じても
上記ケーシング等の電気腐食が防止される。

【００４９】なお入力側のスイッチング部３３と出力側
のスイッチング部３４とは常に逆相で作動せしめるので
はなく、短時間の間だけ出力側のスイッチング部３４を
オン状態とするのは問題ない。例えばバッテリ２１の内
部に充電状態を監視するセンサが付設されている場合等
には、バッテリ２１に十分安定した電圧が入力している
ことが必要なことがあるが、かかる場合には短時間の間
だけ出力側のスイッチング部のオン状態を続けコンデン
サ２４の平滑作用により整流回路２３からバッテリ２１
に出力される電圧を安定したものにすることができる。

【００５０】また充電作動開始時においては、スイッチ
ング部３３，３４が数回スイッチングした後、第３のリ
レー３５をオンするようにしてもよい。この場合、コン
デンサ２４の電圧がバッテリ電圧と同レベルまで上がる
までバッテリ２１とコンデンサ２４とが分離されるの
で、逆流阻止ダイオード３４１２を省いた構成として
も、充電初期にバッテリ２１からコンデンサ２４に過大
な電流が流れることが防止される。

【００５１】また出力側のスイッチング部３４の後段に
は、図１１に示すようにチョークコイル３６１とコンデ
ンサ３６２とダイオード３６３よりなる平滑回路３６を
設ける構成としてもよい。また、平滑は不要だがバッテ
リ２１とスイッチング部３４との間の配線のインダクタ
ンスによるサージ電圧が問題となる場合には、上記平滑
回路３６の代わりにダイオード３６３のみを設ける構成
としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源装置の全体回路図である。

【図２】本発明の電源装置の作動を説明するタイムチャ
ートである。

【図３】本発明の別の電源装置の全体回路図である。

【図４】本発明を適用した電気自動車用バッテリ充電装
置の全体回路図である。

【図５】本発明を適用した電気自動車用バッテリ充電装
置の回路の一部を実装したユニットの上面図である。

【図６】（Ａ）は図５におけるＸ矢視図であり、（Ｂ）
は図５におけるＹ矢視図である。

【図７】本発明を適用した電気自動車用バッテリ充電装
置の回路の一部を実装したユニットの別の上面図であ
る。

【図８】（Ａ）は図７におけるＺ矢視図であり、（Ｂ）
は図７におけるＷ矢視図であり、（Ｃ）は図７における
ＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線に沿う断面図である。

【図９】本発明を適用した電気自動車用バッテリ充電装
置に用いられるＩＧＢＴモジュールの内部チップ配置図
である。

【図１０】本発明を適用した電気自動車用バッテリ充電
装置に用いられる別のＩＧＢＴモジュールの内部チップ
配置図である。

【図１１】本発明の電源装置を適用した別の電気自動車
用バッテリ充電装置の一部回路図である。

【符号の説明】

１１直流電源（給電手段）１１１，３１交流電源（給電手段）１１ａ，３１ａ，３１ｂ出力端１２１入力側のスイッチング部のスイッチング素子
（入力側のスイッチング手段）１３，１３Ａ，３ａエネルギー蓄積回路１３ａ，２２１Ｕ，２２１Ｗエネルギー蓄積回路の入
力端１３ｂ，２３ａ，２３ｂエネルギー蓄積回路の出力端１３１，１３２インダクター（エネルギー蓄積素子）１４１出力側のスイッチング部のスイッチング素子
（出力側のスイッチング手段）１５，１５Ａ，２１バッテリ（被給電手段）１５ａ，２１ａ，２１ｂバッテリの入力端１６，４制御回路（制御手段）２２Ｕ，２２Ｗ固定個巻線（エネルギー蓄積素子）２３インバータ部（インバータ）２３２帰還用ダイオード（整流器）２４コンデンサ（エネルギー蓄積素子）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０２Ｍ 3/155 Ｈ０２Ｍ 3/155 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギー蓄積素子にエネルギーを蓄積
するエネルギー蓄積回路に給電手段から電圧を断続的に
印加して通電時にエネルギー蓄積素子にエネルギーを蓄
積せしめ、遮断時に被給電手段に出力せしめる電源装置
において、給電手段の出力端とエネルギー蓄積回路の入
力端間の導通と遮断とを切り替え上記給電手段からの印
加電圧を断続せしめる入力側のスイッチング手段を給電
手段の各出力端ごとに設け、かつエネルギー蓄積回路の
出力端と被給電手段の入力端間の導通と遮断とを切り替
える出力側のスイッチング手段を被給電手段の各入力端
ごとに設け、上記入力側のスイッチング手段と出力側の
スイッチング手段とを、一方がオンのとき他方がオフと
なるように作動せしめる制御手段を設けたことを特徴と
する電源装置。
【請求項２】請求項１記載の電源装置において、上記
制御手段を、上記入力側のスイッチング手段と出力側の
スイッチング手段のうち、一方がオンからオフに切り替
わってから所定の遅れ時間経過後に、他方がオフからオ
ンに切り替わるように設定した電源装置。
【請求項３】請求項１または２いずれか記載の電源装
置において、上記給電手段は交流電源とし、上記エネル
ギー蓄積回路は、エネルギー蓄積素子からの出力電流を
整流する整流回路を有し、被給電手段に直流で給電する
ようになした電源装置。
【請求項４】請求項１ないし３いずれか記載の電源装
置において、上記被給電手段を、直流電力を交流電力に
変換するインバータを介して交流モータの固定子巻線に
給電するための充電可能なバッテリとし、上記給電手段
の出力端を、交流モータの固定子巻線がインバータと接
続される接続点と、上記入力側のスイッチング手段を介
して接続し、上記エネルギー蓄積素子は交流モータの固
定子巻線とし、上記整流回路はインバータの帰還用ダイ
オードにより構成し、上記給電手段によりバッテリを充
電せしめる電源装置。