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JP6658501B2 - Battery charging circuit - Google Patents
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Description

本発明は、バッテリを電源として三相インバータにより駆動制御されるモータを備えたモータ駆動系におけるバッテリを充電するためのバッテリ充電回路に関するものである。   The present invention relates to a battery charging circuit for charging a battery in a motor drive system including a motor driven and controlled by a three-phase inverter using a battery as a power supply.

バッテリ充電回路が特許文献1に開示されており、これは、バッテリを電源として三相インバータにより駆動制御される三相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路であり、三相インバータのうちの一相を構成する1組のスイッチング素子の接続点が単相出力の二次側出力端子に接続されている。そして、三相インバータのうちの、トランスに接続される一相を構成する1組のスイッチング素子をオフ状態に保持し、他の2組のスイッチング素子のうち少なくとも1組のスイッチング素子をオン・オフ制御することで、バッテリを充電することができる。ここで、三相インバータのうちの、トランスに接続されない二相を構成する2組のスイッチング素子を同期してオン・オフ制御することでもバッテリを充電することができる。   A battery charging circuit is disclosed in Patent Literature 1, which is a motor driving system battery charging circuit including a three-phase motor driven and controlled by a three-phase inverter using a battery as a power source. A connection point of one set of switching elements forming one phase is connected to a secondary-side output terminal of a single-phase output. Then, of the three-phase inverters, one set of switching elements constituting one phase connected to the transformer is kept in an off state, and at least one of the other two sets of switching elements is turned on / off. By controlling, the battery can be charged. Here, the battery can also be charged by synchronizing on / off control of two sets of switching elements constituting two phases not connected to the transformer, of the three-phase inverter.

特開2011−211889号公報JP 2011-212889 A

ところで、三相インバータのうちのトランスに接続されない二相を構成する2組のスイッチング素子を同期してオン・オフ制御する場合においては、各相毎に電流センサをそれぞれ設けることが考えられる。しかし、オン・オフ制御する二相のうちの一相にしか電流センサが付いていない場合、各スイッチング素子におけるデットタイムの相間ばらつき等により、二相の電流を等しく制御できず、バッテリ充電電流に誤差が発生する。   By the way, when two sets of switching elements of a two-phase inverter of a three-phase inverter that are not connected to a transformer are controlled to be turned on / off synchronously, a current sensor may be provided for each phase. However, if only one of the two phases to be turned on and off is provided with a current sensor, the two-phase currents cannot be controlled equally due to inter-phase variations in the dead time of each switching element, etc. An error occurs.

本発明の目的は、バッテリ充電電流を精度良く制御することができるバッテリ充電回路を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a battery charging circuit that can accurately control a battery charging current.

請求項1に記載の発明では、第一相の上アーム用の第1スイッチング素子、第一相の下アーム用の第2スイッチング素子、第二相の上アーム用の第3スイッチング素子、第二相の下アーム用の第4スイッチング素子、第三相の上アーム用の第5スイッチング素子、第三相の下アーム用の第6スイッチング素子を有する三相インバータにより、バッテリを電源として駆動制御される三相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路であって、単相出力トランスと、前記単相出力トランスの二次側出力の一方の端子に接続されるとともに、前記三相インバータ及び前記バッテリに対して並列に接続されている整流回路と、前記三相インバータにおける前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間の接続点を前記二次側出力の他方の端子に接続する配線と、充電時には前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子はオフ状態に保持し、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を同期してオン・オフ制御するとともに前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を同期してオン・オフ制御する制御装置と、前記接続点と前記三相モータとの間に流れる電流を検出する電流センサと、を備え、前記制御装置は、充電開始前において、前記第2スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第1デューティと前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第2デューティ、及び、前記第1スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第3デューティと前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第4デューティを取得しておき、充電開始後において、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を前記第1デューティ及び前記第2デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を前記第3デューティ及び前記第4デューティにより補正しながらオン・オフ制御することを要旨とする。   According to the first aspect of the present invention, the first switching element for the upper arm of the first phase, the second switching element for the lower arm of the first phase, the third switching element for the upper arm of the second phase, A three-phase inverter having a fourth switching element for the lower arm of the phase, a fifth switching element for the upper arm of the third phase, and a sixth switching element for the lower arm of the third phase is driven and controlled using a battery as a power supply. A battery charging circuit for a motor drive system including a three-phase motor, wherein the three-phase inverter is connected to a single-phase output transformer and one terminal of a secondary-side output of the single-phase output transformer. A rectifier circuit connected in parallel to a battery, and a connection point between the first switching element and the second switching element in the three-phase inverter is connected to the secondary side output. And a wiring connected to the other terminal, the first switching element and the second switching element are kept in an off state during charging, and the third switching element and the fifth switching element are synchronously turned on and off while being charged. A control device for synchronously turning on and off the fourth switching element and the sixth switching element, and a current sensor for detecting a current flowing between the connection point and the three-phase motor; Before starting charging, the device sets the current value by the current sensor in a state where the second switching element is controlled to a specified value, the first duty by the on / off control of the third switching element, and the current value by the current sensor. The second duty by the on / off control of the fifth switching element to make the specified value, and the first switch The third duty by the on / off control of the fourth switching element and the sixth switching element to set the current value by the current sensor to a specified value by controlling the on / off control of the fourth switching element when the switching element is controlled. A fourth duty obtained by on / off control is acquired, and after charging is started, on / off control is performed while correcting the third switching element and the fifth switching element with the first duty and the second duty. The gist is to perform on / off control while correcting the fourth switching element and the sixth switching element with the third duty and the fourth duty.

請求項1に記載の発明によれば、制御装置により、充電開始前において、第2スイッチング素子を制御した状態における電流センサによる電流値を規定値にする第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第1デューティと電流センサによる電流値を規定値にする第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第2デューティ、及び、第1スイッチング素子を制御した状態における電流センサによる電流値を規定値にする第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第3デューティと電流センサによる電流値を規定値にする第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第4デューティが取得される。そして、制御装置により、充電開始後において、第3スイッチング素子と第5スイッチング素子を第1デューティ及び第2デューティにより補正しながらオン・オフ制御されるとともに、第4スイッチング素子と第6スイッチング素子を第3デューティ及び第4デューティにより補正しながらオン・オフ制御される。その結果、バッテリ充電電流を精度良く制御することができる。   According to the first aspect of the present invention, before the start of charging, the control device sets the current value by the current sensor in a state in which the second switching element is controlled to a specified value by the on / off control of the third switching element. A second duty by the on / off control of the fifth switching element for setting the current value of the first duty and the current sensor to the specified value, and a fourth duty for setting the current value of the current sensor in the state where the first switching element is controlled to the specified value. A third duty by the on / off control of the switching element and a fourth duty by the on / off control of the sixth switching element for setting the current value by the current sensor to a specified value are obtained. Then, after the start of charging, the control device performs on / off control while correcting the third switching element and the fifth switching element with the first duty and the second duty, and controls the fourth switching element and the sixth switching element. On / off control is performed while correcting with the third duty and the fourth duty. As a result, it is possible to accurately control the battery charging current.

請求項2に記載のように、請求項1に記載のバッテリ充電回路において、前記制御装置は、充電開始前において、前記第2スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を前記第1デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第5デューティと前記電流センサによる電流値を前記第2デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第6デューティ、及び、前記第1スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を前記第3デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第7デューティと前記電流センサによる電流値を前記第4デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第8デューティを取得しておき、充電開始後において、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を前記第1デューティ、前記第2デューティ、前記第5デューティ、前記第6デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を前記第3デューティ、前記第4デューティ、前記第7デューティ、前記第8デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとよい。   As described in claim 2, in the battery charging circuit according to claim 1, the control device is configured to control the current value of the current sensor in a state where the second switching element is controlled before the start of charging by the first value. The fifth duty by the on / off control of the third switching element, which is a prescribed value different from that when acquiring the duty, and the current value by the current sensor, which is a prescribed value different from that when the second duty is acquired, A sixth duty based on on / off control of a fifth switching element, and a second duty that is set to a current value obtained by the current sensor in a state where the first switching element is controlled, which is different from a value obtained when the third duty is acquired. The fourth duty by the on / off control of the four switching elements and the current value by the current sensor are applied to the fourth duty. The eighth duty is obtained by the on / off control of the sixth switching element, which is set to a specified value different from the value obtained when the third switching element is obtained, and after the start of charging, the third switching element and the fifth switching element are On / off control is performed while correcting with the first duty, the second duty, the fifth duty, and the sixth duty, and the fourth switching element and the sixth switching element are controlled by the third duty and the fourth duty. On / off control may be performed while correcting with the seventh duty and the eighth duty.

本発明によれば、バッテリ充電電流を精度良く制御することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately control the battery charging current.

実施形態におけるバッテリフォークリフトの回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of the battery forklift according to the embodiment. 充電時における電流経路の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a current path during charging. 充電時における電流経路の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a current path during charging. 充電開始前における電流経路の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a current path before the start of charging. 充電開始前における電流経路の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a current path before the start of charging. 別例を説明するための電流指令値と補正値との関係を示す特性図。FIG. 11 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a current command value and a correction value for explaining another example.

以下、本発明をバッテリフォークリフトに具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。バッテリフォークリフトは、モータ駆動系として、バッテリを電源とするとともにインバータにより制御される走行用モータ及び荷役用モータを備えている。バッテリ充電回路は、構成部品として走行用モータ及び荷役用モータのコイルやインバータのスイッチング素子を利用している。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a battery forklift will be described with reference to the drawings. The battery forklift is provided with a traveling motor and a cargo handling motor which are controlled by an inverter while using a battery as a power supply, as a motor drive system. The battery charging circuit uses coils of a traveling motor and a cargo handling motor and switching elements of an inverter as components.

図1に示すように、バッテリフォークリフトは、車載装置10を備えている。車載装置10は、バッテリ30を電源とする三相モータとしての走行用モータ11及び荷役用モータ17を備えている。走行用モータ11とバッテリ30との間には、三相インバータとしての走行用インバータ12が備えられているとともに、荷役用モータ17とバッテリ30との間には三相インバータとしての荷役用インバータ18が備えられている。   As shown in FIG. 1, the battery forklift includes an in-vehicle device 10. The in-vehicle device 10 includes a traveling motor 11 and a cargo handling motor 17 as a three-phase motor using a battery 30 as a power source. A traveling inverter 12 as a three-phase inverter is provided between the traveling motor 11 and the battery 30, and a loading inverter 18 as a three-phase inverter is provided between the cargo motor 17 and the battery 30. Is provided.

車載装置10は、三相交流電源40に接続される単相出力トランスとしてのスコットトランス13を備えている。スコットトランス13は、一次巻線13a,13bと二次巻線13c,13dを有する。   The in-vehicle device 10 includes a Scott transformer 13 as a single-phase output transformer connected to a three-phase AC power supply 40. The Scott transformer 13 has primary windings 13a and 13b and secondary windings 13c and 13d.

インバータ12,18は、第一相としてのV相の上アーム用の第1スイッチング素子Q1,Q11、V相の下アーム用の第2スイッチング素子Q2,Q12を有する。インバータ12,18は、第二相としてのW相の上アーム用の第3スイッチング素子Q3,Q13、W相の下アーム用の第4スイッチング素子Q4,Q14を有する。インバータ12,18は、第三相としてのU相の上アーム用の第5スイッチング素子Q5,Q15、U相の下アーム用の第6スイッチング素子Q6,Q16を有する。インバータ12,18により、バッテリ30を電源として駆動制御されるモータ11,17を備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路となっている。   Inverters 12 and 18 include first switching elements Q1 and Q11 for a V-phase upper arm as a first phase and second switching elements Q2 and Q12 for a V-phase lower arm. Inverters 12 and 18 have third switching elements Q3 and Q13 for the upper arm of the W phase as the second phase and fourth switching elements Q4 and Q14 for the lower arm of the W phase. Inverters 12 and 18 include fifth switching elements Q5 and Q15 for the upper arm of the U phase as the third phase, and sixth switching elements Q6 and Q16 for the lower arm of the U phase as the third phase. A motor drive system battery charging circuit including motors 11 and 17 that are driven and controlled by a battery 30 as a power source by inverters 12 and 18.

スコットトランス13の一方の単相出力である二次巻線13cには整流回路14を介して走行用インバータ12が接続され、走行用インバータ12には、走行用モータ11が接続されている。走行用モータ11としては、コイル23,24,25がデルタ結線されてなる三相交流モータが使用されている。スコットトランス13の他方の単相出力である二次巻線13dには整流回路19を介して荷役用インバータ18が接続され、荷役用インバータ18には、荷役用モータ17が接続されている。荷役用モータ17としては、コイル26,27,28がデルタ結線されてなる三相交流モータが使用されている。   A traveling inverter 12 is connected to a secondary winding 13c which is one single-phase output of the Scott transformer 13 via a rectifier circuit 14, and a traveling motor 11 is connected to the traveling inverter 12. As the traveling motor 11, a three-phase AC motor in which the coils 23, 24, and 25 are delta-connected is used. The loading winding inverter 18 is connected to the secondary winding 13 d, which is the other single-phase output of the Scott transformer 13, via a rectifier circuit 19, and the loading inverter 18 is connected to a loading motor 17. As the cargo handling motor 17, a three-phase AC motor in which coils 26, 27, and 28 are delta-connected is used.

整流回路14は、2個のダイオードD1,D2の直列回路で構成され、両ダイオードD1,D2の中点にスコットトランス13の一方の単相出力である二次巻線13cの端子15aが接続されている。また、整流回路14のプラス側はバッテリ30の正極に接続され、整流回路14のマイナス側はバッテリ30の負極に接続されている。   The rectifier circuit 14 is configured by a series circuit of two diodes D1 and D2, and a terminal 15a of a secondary winding 13c, which is one single-phase output of the Scott transformer 13, is connected to a midpoint between the diodes D1 and D2. ing. The positive side of the rectifier circuit 14 is connected to the positive electrode of the battery 30, and the negative side of the rectifier circuit 14 is connected to the negative electrode of the battery 30.

走行用インバータ12には、三相の上アーム用のスイッチング素子としての第1スイッチング素子Q1、第3スイッチング素子Q3、第5スイッチング素子Q5と、下アーム用のスイッチング素子としての第2スイッチング素子Q2、第4スイッチング素子Q4、第6スイッチング素子Q6とを備えた三相インバータが使用されている。各スイッチング素子Q1〜Q6には、MOSFETが使用されている。第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2、第3スイッチング素子Q3及び第4スイッチング素子Q4、第5スイッチング素子Q5及び第6スイッチング素子Q6はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Q1,Q3,Q5のドレインはそれぞれバッテリ30の正極に接続されるとともに、スイッチング素子Q2,Q4,Q6のソースはそれぞれバッテリ30の負極に接続されている。各スイッチング素子Q1〜Q6は、それぞれ、ドレインとソース間に、逆並列に、即ちカソードがドレインにアノードがソースに対応する状態に接続された寄生ダイオードDを有している。   The traveling inverter 12 includes a first switching element Q1, a third switching element Q3, and a fifth switching element Q5 as three-phase upper-arm switching elements, and a second switching element Q2 as a lower-arm switching element. , A fourth switching element Q4 and a sixth switching element Q6. A MOSFET is used for each of the switching elements Q1 to Q6. The first switching element Q1 and the second switching element Q2, the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4, the fifth switching element Q5 and the sixth switching element Q6 are connected in series, respectively. The drains of switching elements Q1, Q3, and Q5 are each connected to the positive electrode of battery 30, and the sources of switching elements Q2, Q4, and Q6 are each connected to the negative electrode of battery 30. Each of the switching elements Q1 to Q6 has a parasitic diode D connected between the drain and the source in anti-parallel, that is, with the cathode corresponding to the drain and the anode corresponding to the source.

第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2の中点である接続点A(第1スイッチング素子Q1のソースと第2スイッチング素子Q2のドレインとの接続点)は、電流センサS1を介して走行用モータ11のコイル23とコイル24との接続点に接続されている。第3スイッチング素子Q3と第4スイッチング素子Q4の中点(第3スイッチング素子Q3のソースと第4スイッチング素子Q4のドレインとの接続点)は、電流センサS2を介して走行用モータ11のコイル24とコイル25との接続点に接続されている。   A connection point A (a connection point between the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2), which is a middle point between the first switching element Q1 and the second switching element Q2, is connected via the current sensor S1 for traveling. It is connected to a connection point between the coil 23 and the coil 24 of the motor 11. The midpoint between the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 (the connection point between the source of the third switching element Q3 and the drain of the fourth switching element Q4) is connected to the coil 24 of the traveling motor 11 via the current sensor S2. And the connection point of the coil 25.

第5スイッチング素子Q5と第6スイッチング素子Q6の中点(第5スイッチング素子Q5のソースと第6スイッチング素子Q6のドレインとの接続点)は、走行用モータ11のコイル23とコイル25との接続点に接続されている。また、第1スイッチング素子Q1のソースと第2スイッチング素子Q2のドレインとの接続点Aは、配線20により、スコットトランス13の一方の単相出力である二次巻線13cにおける整流回路14が接続された端子15aと反対側の端子15bに接続されている。   The midpoint between the fifth switching element Q5 and the sixth switching element Q6 (the connection point between the source of the fifth switching element Q5 and the drain of the sixth switching element Q6) is the connection between the coil 23 and the coil 25 of the traveling motor 11. Connected to a point. A connection point A between the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2 is connected to the rectifier circuit 14 in the secondary winding 13c, which is one single-phase output of the Scott transformer 13, by the wiring 20. Connected to the terminal 15b on the opposite side of the terminal 15a.

整流回路19は、2個のダイオードD3,D4の直列回路で構成され、両ダイオードD3,D4の中点にスコットトランス13の他方の単相出力である二次巻線13dの端子16aが接続されている。また、整流回路19のプラス側はバッテリ30の正極に接続され、整流回路19のマイナス側はバッテリ30の負極に接続されている。   The rectifier circuit 19 is composed of a series circuit of two diodes D3 and D4, and the terminal 16a of the secondary winding 13d, which is the other single-phase output of the Scott transformer 13, is connected to the midpoint between the two diodes D3 and D4. ing. The positive side of the rectifier circuit 19 is connected to the positive electrode of the battery 30, and the negative side of the rectifier circuit 19 is connected to the negative electrode of the battery 30.

荷役用インバータ18には、三相の上アーム用のスイッチング素子としての第1スイッチング素子Q11、第3スイッチング素子Q13、第5スイッチング素子Q15と、下アーム用のスイッチング素子としての第2スイッチング素子Q12、第4スイッチング素子Q14、第6スイッチング素子Q16とを備えた三相インバータが使用されている。各スイッチング素子Q11〜Q16には、MOSFETが使用されている。第1スイッチング素子Q11及び第2スイッチング素子Q12、第3スイッチング素子Q13及び第4スイッチング素子Q14、第5スイッチング素子Q15及び第6スイッチング素子Q16はそれぞれ直列に接続されている。スイッチング素子Q1,Q3,Q5のドレインはそれぞれバッテリ30の正極に接続されるとともに、スイッチング素子Q2,Q4,Q6のソースはそれぞれバッテリ30の負極に接続されている。各スイッチング素子Q11〜Q16は、それぞれ、ドレインとソース間に、逆並列に、即ちカソードがドレインにアノードがソースに対応する状態に接続された寄生ダイオードDを有している。   The loading inverter 18 includes a first switching element Q11, a third switching element Q13, and a fifth switching element Q15 as three-phase upper-arm switching elements, and a second switching element Q12 as a lower-arm switching element. , A fourth switching element Q14 and a sixth switching element Q16. MOSFETs are used for the switching elements Q11 to Q16. The first switching element Q11 and the second switching element Q12, the third switching element Q13 and the fourth switching element Q14, the fifth switching element Q15 and the sixth switching element Q16 are respectively connected in series. The drains of switching elements Q1, Q3, and Q5 are each connected to the positive electrode of battery 30, and the sources of switching elements Q2, Q4, and Q6 are each connected to the negative electrode of battery 30. Each of the switching elements Q11 to Q16 has a parasitic diode D connected between the drain and the source in anti-parallel, that is, with the cathode corresponding to the drain and the anode corresponding to the source.

第1スイッチング素子Q11と第2スイッチング素子Q12の中点である接続点(第1スイッチング素子Q11のソースと第2スイッチング素子Q12のドレインとの接続点)Bは、電流センサS11を介して荷役用モータ17のコイル26とコイル27との接続点に接続されている。第3スイッチング素子Q13と第4スイッチング素子Q14の中点(第3スイッチング素子Q13のソースと第4スイッチング素子Q14のドレインとの接続点)は、電流センサS12を介して荷役用モータ17のコイル27とコイル28との接続点に接続されている。第5スイッチング素子Q15と第6スイッチング素子Q16の中点(第5スイッチング素子Q15のソースと第6スイッチング素子Q16のドレインとの接続点)は、荷役用モータ17のコイル26とコイル28との接続点に接続されている。また、第1スイッチング素子Q11のソースと第2スイッチング素子Q12のドレインとの接続点Bは、配線21により、スコットトランス13の他方の単相出力である二次巻線13dにおける整流回路19が接続された端子16aと反対側の端子16bに接続されている。   A connection point B (a connection point between the source of the first switching element Q11 and the drain of the second switching element Q12) which is a middle point between the first switching element Q11 and the second switching element Q12 is used for cargo handling via the current sensor S11. It is connected to a connection point between the coil 26 and the coil 27 of the motor 17. The midpoint between the third switching element Q13 and the fourth switching element Q14 (the connection point between the source of the third switching element Q13 and the drain of the fourth switching element Q14) is connected to the coil 27 of the unloading motor 17 via the current sensor S12. And the coil 28. The midpoint between the fifth switching element Q15 and the sixth switching element Q16 (the connection point between the source of the fifth switching element Q15 and the drain of the sixth switching element Q16) is the connection between the coil 26 and the coil 28 of the loading motor 17. Connected to a point. A connection point B between the source of the first switching element Q11 and the drain of the second switching element Q12 is connected to the rectifier circuit 19 in the secondary winding 13d, which is the other single-phase output of the Scott transformer 13, by the wiring 21. Terminal 16b on the opposite side of the terminal 16a.

各スイッチング素子Q1〜Q6,Q11〜Q16のゲートは、制御装置22に接続されている。制御装置22は、走行用モータ11に流れる電流を検出する電流センサS1,S2および荷役用モータ17に流れる電流を検出する電流センサS11,S12に接続されている。制御装置22は、図示しないCPU及びメモリを備え、メモリには走行用モータ11及び荷役用モータ17を駆動するのに必要な制御プログラムが記憶されている。また、メモリにはスコットトランス13を三相交流電源40に接続した状態でバッテリ30を充電する際に、各スイッチング素子Q1〜Q6,Q11〜Q16を制御するのに必要な制御プログラムが記憶されている。さらに、制御装置22は、電流センサS1,S2,S11,S12から信号によりスコットトランス13の二次電流(バッテリ30の充電電流)を検知できるようになっている。   The gates of the switching elements Q1 to Q6 and Q11 to Q16 are connected to the control device 22. The control device 22 is connected to current sensors S1 and S2 that detect a current flowing through the traveling motor 11 and current sensors S11 and S12 that detect a current flowing through the cargo handling motor 17. The control device 22 includes a CPU and a memory (not shown), and a control program required to drive the traveling motor 11 and the cargo handling motor 17 is stored in the memory. Further, the memory stores a control program necessary for controlling the switching elements Q1 to Q6 and Q11 to Q16 when charging the battery 30 with the Scott transformer 13 connected to the three-phase AC power supply 40. I have. Further, the control device 22 can detect a secondary current (a charging current of the battery 30) of the Scott transformer 13 by a signal from the current sensors S1, S2, S11, and S12.

モータ駆動系のバッテリ充電回路はスコットトランス(単相出力トランス)13を備える。モータ駆動系のバッテリ充電回路に備えられた整流回路14,19は、スコットトランス(単相出力トランス)13の二次側出力の一方の端子15a,16aに接続されるとともに、インバータ12,18及びバッテリ30に対して並列に接続されている。モータ駆動系のバッテリ充電回路に備えられた電流センサS1,S11は接続点A,Bとモータ11,17との間に流れる電流を検出する。モータ駆動系のバッテリ充電回路に備えられた配線20,21は、インバータ12,18における第1スイッチング素子Q1,Q11と第2スイッチング素子Q2,Q12との間の接続点A,Bを二次側出力の他方の端子15b,16bに接続する。   The battery charging circuit of the motor drive system includes a Scott transformer (single-phase output transformer) 13. The rectifier circuits 14 and 19 provided in the battery charging circuit of the motor drive system are connected to one terminal 15a and 16a of the secondary side output of the Scott transformer (single-phase output transformer) 13, and the inverters 12 and 18 and The battery 30 is connected in parallel. Current sensors S1 and S11 provided in the battery charging circuit of the motor drive system detect a current flowing between the connection points A and B and the motors 11 and 17. Wirings 20 and 21 provided in the battery charging circuit of the motor drive system connect the connection points A and B between the first switching elements Q1 and Q11 and the second switching elements Q2 and Q12 in the inverters 12 and 18 on the secondary side. It is connected to the other output terminals 15b and 16b.

次に、本実施形態の車載装置10の作用について説明する。
バッテリフォークリフトは、バッテリ30の充電時以外には、三相交流電源40から切り離された状態に保持される。そして、制御装置22の指令により走行用インバータ12の各スイッチング素子Q1〜Q6がオン・オフ制御されることによりバッテリ30の直流電力が交流電力に変換されて走行用モータ11に供給され、走行用モータ11が駆動される。また、制御装置22の指令により荷役用インバータ18の各スイッチング素子Q11〜Q16がオン・オフ制御されることによりバッテリ30の直流電力が交流電力に変換されて荷役用モータ17に供給され、荷役用モータ17が駆動される。
Next, the operation of the vehicle-mounted device 10 according to the present embodiment will be described.
The battery forklift is kept disconnected from the three-phase AC power supply 40 except when the battery 30 is charged. The switching elements Q1 to Q6 of the traveling inverter 12 are turned on / off by a command from the control device 22 so that the DC power of the battery 30 is converted into AC power and supplied to the traveling motor 11, and The motor 11 is driven. Further, the switching elements Q11 to Q16 of the cargo handling inverter 18 are turned on / off according to a command from the control device 22, so that DC power of the battery 30 is converted into AC power and supplied to the cargo handling motor 17, and The motor 17 is driven.

車載装置10を充電装置として用いる場合には、スコットトランス13によって入力と出力が電気的に絶縁され、入力電力である交流電力を直流電力に電力変換して出力に接続された車載蓄電装置としてのバッテリ30を充電する。   When the in-vehicle device 10 is used as a charging device, the input and the output are electrically insulated by the Scott transformer 13, and the in-vehicle power storage device connected to the output after converting AC power, which is input power, into DC power is connected to the output. The battery 30 is charged.

充電時には、モータ駆動系のバッテリ充電回路に備えられた制御装置22は、図2,3に示すように、トランスに接続されない二相(W相、U相)を構成する2組のスイッチング素子Q3,Q4、Q5,Q6、Q13,Q14、Q15,Q16を同期してオン・オフ制御する。即ち、第1スイッチング素子Q1,Q11と第2スイッチング素子Q2,Q12はオフ状態に保持し、第3スイッチング素子Q3,Q13と第5スイッチング素子Q5,Q15を同期してオン・オフ制御するとともに第4スイッチング素子Q4,Q14と第6スイッチング素子Q6,Q16を同期してオン・オフ制御する。   At the time of charging, the control device 22 provided in the battery charging circuit of the motor drive system, as shown in FIGS. 2 and 3, uses two sets of switching elements Q3 (W-phase and U-phase) that are not connected to a transformer. , Q4, Q5, Q6, Q13, Q14, Q15, and Q16 are synchronously turned on and off. That is, the first switching elements Q1, Q11 and the second switching elements Q2, Q12 are kept in an off state, and the third switching elements Q3, Q13 and the fifth switching elements Q5, Q15 are controlled to be turned on / off in synchronization with each other. The on / off control of the fourth switching elements Q4, Q14 and the sixth switching elements Q6, Q16 is synchronized.

詳しくは、バッテリ30を充電する際は、スコットトランス13に三相交流電源40から交流電力が供給される状態に保持される。具体的には、フォークリフトに設けられた電源コンセントに、三相交流電源40の充電ケーブルのプラグが接続される。そして、制御装置22は、走行用インバータ12及び荷役用インバータ18のスイッチング素子Q1,Q2,Q11,Q12をオフ状態に保持し、第3スイッチング素子Q3,Q13、第4スイッチング素子Q4,Q14、第5スイッチング素子Q5,Q15及び第6スイッチング素子Q6,Q16をオン・オフ制御する。即ち、制御装置22によるバッテリ30の充電時にPWM制御される充電用の上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子はスイッチング素子Q3,Q13、Q4,Q14、Q5,Q15、Q6,Q16となる。また、制御装置22によるバッテリ30の充電時にPWM制御されない上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子はスイッチング素子Q1,Q2,Q11,Q12となる。   Specifically, when charging the battery 30, the Scott transformer 13 is maintained in a state where AC power is supplied from the three-phase AC power supply 40. Specifically, a plug of a charging cable of the three-phase AC power supply 40 is connected to a power outlet provided in the forklift. Then, the control device 22 holds the switching elements Q1, Q2, Q11, Q12 of the traveling inverter 12 and the cargo handling inverter 18 in the off state, and controls the third switching elements Q3, Q13, the fourth switching elements Q4, Q14, The fifth switching element Q5, Q15 and the sixth switching element Q6, Q16 are turned on / off. That is, when the control device 22 charges the battery 30, the upper-arm switching element and the lower-arm switching element for PWM control are the switching elements Q3, Q13, Q4, Q14, Q5, Q15, Q6, and Q16. Become. The switching elements for the upper arm and the switching elements for the lower arm that are not subjected to PWM control when the battery 30 is charged by the control device 22 are the switching elements Q1, Q2, Q11, and Q12.

そして、制御装置22は、走行用インバータ12及び荷役用インバータ18における第3スイッチング素子Q3,Q13、第4スイッチング素子Q4,Q14、第5スイッチング素子Q5,Q15及び第6スイッチング素子Q6,Q16をスイッチングする。こうすることで、走行用モータ11のコイル23,24及び荷役用モータ17のコイル26,27を充電用インダクタとして用いてバッテリ30を充電する。   Then, the control device 22 switches the third switching element Q3, Q13, the fourth switching element Q4, Q14, the fifth switching element Q5, Q15, and the sixth switching element Q6, Q16 in the traveling inverter 12 and the cargo handling inverter 18. I do. By doing so, the battery 30 is charged using the coils 23 and 24 of the traveling motor 11 and the coils 26 and 27 of the cargo handling motor 17 as charging inductors.

バッテリ30の充電時に車載装置10を流れる電流の経路について、図2及び図3にしたがって説明する。なお、図2及び図3では、走行用インバータ12のスイッチング素子Q3,Q4,Q5,Q6を制御してバッテリ30を充電する際の電流経路について記載しているが、荷役用インバータ18のスイッチング素子Q13,Q14,Q15,Q16を制御してバッテリ30を充電する場合も、同様の経路となる。   The path of the current flowing through the in-vehicle device 10 when the battery 30 is charged will be described with reference to FIGS. Although FIGS. 2 and 3 show the current paths when charging the battery 30 by controlling the switching elements Q3, Q4, Q5, and Q6 of the traveling inverter 12, the switching element of the cargo handling inverter 18 is described. A similar route is used when charging the battery 30 by controlling Q13, Q14, Q15, and Q16.

図2に示すように、走行用インバータ12側でスコットトランス13の一方の二次巻線13cの端子15aから電力が出力される状態で、スイッチング素子Q3,Q5がオン状態、スイッチング素子Q4,Q6がオフ状態のときには、図2に破線で示すように電流が流れる。即ち、二次巻線13cの端子15a→ダイオードD1→第3スイッチング素子Q3→走行用モータのコイル24→二次巻線13cの端子15bの経路、及び、二次巻線13cの端子15a→ダイオードD1→第5スイッチング素子Q5→走行用モータのコイル23→二次巻線13cの端子15bの経路で電流が流れる。このとき、コイル23,24に電磁エネルギーが蓄積される。   As shown in FIG. 2, when power is output from terminal 15a of one secondary winding 13c of Scott transformer 13 on traveling inverter 12 side, switching elements Q3 and Q5 are turned on, and switching elements Q4 and Q6 are turned on. Is in the off state, a current flows as shown by a broken line in FIG. That is, the path of the terminal 15a of the secondary winding 13c → the diode D1 → the third switching element Q3 → the coil 24 of the traveling motor → the terminal 15b of the secondary winding 13c, and the terminal 15a of the secondary winding 13c → the diode. A current flows through a path of D1 → fifth switching element Q5 → running motor coil 23 → terminal 15b of secondary winding 13c. At this time, electromagnetic energy is stored in the coils 23 and 24.

そして、スイッチング素子Q4,Q6がオン状態になると、コイル23,24に蓄積された電磁エネルギーは、図2に一点鎖線で示す経路で流れる電流となる。即ち、走行用モータ11のコイル24→二次巻線13cの端子15b→単相出力の13cの端子15a→ダイオードD1→バッテリ30→第4スイッチング素子Q4→走行用モータ11のコイル24の経路、及び、走行用モータ11のコイル23→二次巻線13cの端子15b→単相出力の13cの端子15a→ダイオードD1→バッテリ30→第6スイッチング素子Q6→走行用モータ11のコイル23の経路で流れる電流となる。このとき、バッテリ30が充電される。   When the switching elements Q4 and Q6 are turned on, the electromagnetic energy stored in the coils 23 and 24 becomes a current flowing through a path shown by a dashed line in FIG. That is, the path of the coil 24 of the traveling motor 11 → the terminal 15b of the secondary winding 13c → the terminal 15a of the single-phase output 13c → the diode D1 → the battery 30 → the fourth switching element Q4 → the path of the coil 24 of the traveling motor 11 And the path of the coil 23 of the traveling motor 11 → the terminal 15b of the secondary winding 13c → the terminal 15a of the single-phase output 13c → the diode D1 → the battery 30 → the sixth switching element Q6 → the coil 23 of the traveling motor 11 It becomes a flowing current. At this time, the battery 30 is charged.

図3に示すように、二次巻線13cの端子15bから電力が出力される状態で、スイッチング素子Q3,Q5がオフ状態、スイッチング素子Q4,Q6がオン状態のときには、図3に破線の矢印で示すように電流が流れる。即ち、二次巻線13cの端子15b→走行用モータ11のコイル24→第4スイッチング素子Q4→ダイオードD2→一方の二次巻線13cの端子15aの経路、及び、二次巻線13cの端子15b→走行用モータ11のコイル23→第6スイッチング素子Q6→ダイオードD2→一方の二次巻線13cの端子15aの経路で電流が流れる。このとき、コイル23,24に電磁エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Q3,Q5がオン状態になると、コイル23,24に蓄積された電磁エネルギーは、図3に一点鎖線の矢印で示す経路で流れる電流となる。即ち、走行用モータ11のコイル24→第3スイッチング素子Q3→バッテリ30→ダイオードD2→二次巻線13cの端子15a→二次巻線13cの端子15b→走行用モータ11のコイル24の経路、及び、走行用モータ11のコイル23→第5スイッチング素子Q5→バッテリ30→ダイオードD2→二次巻線13cの端子15a→二次巻線13cの端子15b→走行用モータ11のコイル23の経路で流れる電流となる。このとき、バッテリ30が充電される。   As shown in FIG. 3, when power is output from terminal 15b of secondary winding 13c and switching elements Q3 and Q5 are off and switching elements Q4 and Q6 are on, dashed arrows in FIG. A current flows as shown by. That is, the path of the terminal 15b of the secondary winding 13c → the coil 24 of the traveling motor 11 → the fourth switching element Q4 → the diode D2 → the terminal 15a of the one secondary winding 13c, and the terminal of the secondary winding 13c. 15b → the coil 23 of the traveling motor 11 → the sixth switching element Q6 → the diode D2 → current flows through the terminal 15a of the one secondary winding 13c. At this time, electromagnetic energy is stored in the coils 23 and 24. When the switching elements Q3 and Q5 are turned on, the electromagnetic energy stored in the coils 23 and 24 becomes a current flowing through a path indicated by an alternate long and short dash line arrow in FIG. That is, the route of the coil 24 of the traveling motor 11 → the third switching element Q3 → the battery 30 → the diode D2 → the terminal 15a of the secondary winding 13c → the terminal 15b of the secondary winding 13c → the coil 24 of the traveling motor 11; And, on the route of the coil 23 of the traveling motor 11 → the fifth switching element Q5 → the battery 30 → the diode D2 → the terminal 15a of the secondary winding 13c → the terminal 15b of the secondary winding 13c → the coil 23 of the traveling motor 11 It becomes a flowing current. At this time, the battery 30 is charged.

充電時において、電流センサS2,S12は、過電流等を検出する異常検出用センサとして使用される。また、充電時においては、電流センサS1,S11も、過電流等を検出する異常検出用センサとして用いられる。   At the time of charging, the current sensors S2 and S12 are used as abnormality detection sensors for detecting an overcurrent or the like. During charging, the current sensors S1 and S11 are also used as abnormality detection sensors for detecting overcurrent and the like.

また、荷役用インバータ18側においても走行用インバータ12と同様にして充電が行われる。具体的には、走行用インバータ12側における二次巻線13cを二次巻線13dに、端子15a,15bを端子16a、16bに、第3スイッチング素子Q3を第3スイッチング素子Q13に、第4スイッチング素子Q4を第4スイッチング素子Q14に、第5スイッチング素子Q5を第5スイッチング素子Q15に、第6スイッチング素子Q6を第6スイッチング素子Q16に、ダイオードD1,D2をダイオードD3,D4にそれぞれ置き換えればよい。   Also, charging is performed on the cargo handling inverter 18 side in the same manner as the traveling inverter 12. Specifically, the secondary winding 13c on the traveling inverter 12 side is connected to the secondary winding 13d, the terminals 15a and 15b to the terminals 16a and 16b, the third switching element Q3 to the third switching element Q13, and the fourth If switching element Q4 is replaced with fourth switching element Q14, fifth switching element Q5 is replaced with fifth switching element Q15, sixth switching element Q6 is replaced with sixth switching element Q16, and diodes D1 and D2 are replaced with diodes D3 and D4, respectively. Good.

各相毎に電流センサをそれぞれ設けるのではなく、オン・オフ制御する二相(W相、U相)のうちの一相(W相)にしか電流センサが付いていない。
また、スイッチング素子(MOSFET)Q1〜Q6,Q11〜Q16はデッドタイム、即ち、指令から実際に動作するまでの遅れ(ターンオン、ターンオフするまでの時間)が揃っておらずばらつきがあるので、そのばらつきを補正すべく、充電開始前には以下のような制御が行われる。
Rather than providing a current sensor for each phase, only one phase (W-phase) of the two phases (W-phase and U-phase) for on / off control is provided with a current sensor.
The switching elements (MOSFETs) Q1 to Q6 and Q11 to Q16 have dead time, that is, delays (time from turn-on and turn-off) from the command to the actual operation are not uniform. The following control is performed before charging is started in order to correct.

制御装置22は、充電開始前において、図4,5に示すように、第2スイッチング素子Q2を制御した状態における電流センサS1による電流値を規定値にする第3スイッチング素子Q3のオン・オフ制御による第1デューティと電流センサS1による電流値を規定値にする第5スイッチング素子Q5のオン・オフ制御による第2デューティ、及び、第1スイッチング素子Q1を制御した状態における電流センサS1による電流値を規定値にする第4スイッチング素子Q4のオン・オフ制御による第3デューティと電流センサS1による電流値を規定値にする第6スイッチング素子Q6のオン・オフ制御による第4デューティを取得する。   Before the start of charging, the control device 22 controls the on / off of the third switching element Q3 to set the current value by the current sensor S1 in the state where the second switching element Q2 is controlled as shown in FIGS. And the second duty by the on / off control of the fifth switching element Q5 for setting the current value by the current sensor S1 to a specified value, and the current value by the current sensor S1 in a state where the first switching element Q1 is controlled. The third duty by the on / off control of the fourth switching element Q4 to be the specified value and the fourth duty by the on / off control of the sixth switching element Q6 to make the current value by the current sensor S1 the specified value are acquired.

また、荷役用インバータ18側においても走行用インバータ12と同様にして第1デューティ、第2デューティ、第3デューティ、第4デューティの取得が行われる。具体的には、走行用インバータ12側における第1スイッチング素子Q1を第1スイッチング素子Q11に、第2スイッチング素子Q2を第2スイッチング素子Q12に、第3スイッチング素子Q3を第3スイッチング素子Q13に、第4スイッチング素子Q4を第4スイッチング素子Q14に、第5スイッチング素子Q5を第5スイッチング素子Q15に、第6スイッチング素子Q6を第6スイッチング素子Q16に、電流センサS1を電流センサS11に、それぞれ置き換えればよい。   The first duty, the second duty, the third duty, and the fourth duty are also acquired on the cargo handling inverter 18 side in the same manner as the traveling inverter 12. Specifically, the first switching element Q1 and the second switching element Q2 on the traveling inverter 12 side are switched to the first switching element Q11, the second switching element Q2 is switched to the second switching element Q12, and the third switching element Q3 is switched to the third switching element Q13. The fourth switching element Q4 is replaced with a fourth switching element Q14, the fifth switching element Q5 is replaced with a fifth switching element Q15, the sixth switching element Q6 is replaced with a sixth switching element Q16, and the current sensor S1 is replaced with a current sensor S11. I just need.

図4,5を用いて詳しく説明する。
充電開始前に、以下のパターン(図4の破線で示す通電経路、図4の一点鎖線で示す通電経路、図5の破線で示す通電経路、図5の一点鎖線で示す通電経路)で通電し、二相の電流を等しくするためのスイッチング素子のデューティ補正量を取得する。
This will be described in detail with reference to FIGS.
Prior to the start of charging, power is supplied in the following patterns (a current path shown by a broken line in FIG. 4, a current path shown by a dashed line in FIG. 4, a current path shown by a broken line in FIG. 5, and a current path shown by a dashed line in FIG. 5). , The duty correction amount of the switching element for equalizing the two-phase currents is obtained.

パターン1として、V相下アーム用のスイッチング素子Q2をオン状態で固定し、W相上アーム用のスイッチング素子Q3をチョッパ制御する。電流経路は、図4の破線で示すように、バッテリ30→スイッチング素子Q3→コイル24→スイッチング素子Q2→バッテリ30である。この際、V相の電流センサS1による検出電流値が規定値である+α[A]になるようにW相上アーム用のスイッチング素子Q3をチョッパ制御する。なお、+α[A]の+は電流の流れる方向を表している。この時のW相上アーム用のスイッチング素子Q3のデューティを第1デューティ(DutyWαn[%])とする。   As a pattern 1, the switching element Q2 for the V-phase lower arm is fixed in the ON state, and the switching element Q3 for the W-phase upper arm is chopper-controlled. The current path is from the battery 30 → the switching element Q3 → the coil 24 → the switching element Q2 → the battery 30, as shown by the broken line in FIG. At this time, the switching element Q3 for the W-phase upper arm is chopper-controlled so that the current value detected by the V-phase current sensor S1 becomes the specified value + α [A]. Note that + in + α [A] indicates the direction in which current flows. The duty of the switching element Q3 for the W-phase upper arm at this time is defined as a first duty (DutyWαn [%]).

パターン2として、V相下アーム用のスイッチング素子Q2をオン状態で固定し(パターン1での通電電流と同じにして)、U相上アーム用のスイッチング素子Q5をチョッパ制御する。電流経路は、図4の一点鎖線で示すように、バッテリ30→スイッチング素子Q5→コイル23→スイッチング素子Q2→バッテリ30である。この際、V相の電流センサS1による検出電流値が規定値である+α[A]になるようにU相上アーム用のスイッチング素子Q5をチョッパ制御する。この時のU相上アーム用のスイッチング素子Q5のデューティを第2デューティ(DutyUαn[%])とする。   As a pattern 2, the switching element Q2 for the V-phase lower arm is fixed in the ON state (same as the energizing current in the pattern 1), and the switching element Q5 for the U-phase upper arm is chopper-controlled. The current path is from the battery 30 → the switching element Q5 → the coil 23 → the switching element Q2 → the battery 30 as shown by the dashed line in FIG. At this time, the switching element Q5 for the U-phase upper arm is chopper-controlled so that the current value detected by the V-phase current sensor S1 becomes the specified value + α [A]. At this time, the duty of the switching element Q5 for the U-phase upper arm is a second duty (DutyUαn [%]).

パターン3として、V相上アーム用のスイッチング素子Q1をオン状態で固定し、W相下アーム用のスイッチング素子Q4をチョッパ制御する。電流経路は、図5の破線で示すように、バッテリ30→スイッチング素子Q1→コイル24→スイッチング素子Q4→バッテリ30である。この際、V相の電流センサS1による検出電流値が規定値である−α[A]になるようにW相下アーム用のスイッチング素子Q4をチョッパ制御する。なお、−α[A]の−は電流の流れる方向を表している。この時のW相下アーム用のスイッチング素子Q4のデューティを第3デューティ(DutyWαp[%])とする。   As a pattern 3, the switching element Q1 for the V-phase upper arm is fixed in the ON state, and the switching element Q4 for the W-phase lower arm is chopper-controlled. The current path is, as shown by the broken line in FIG. 5, the battery 30 → the switching element Q1 → the coil 24 → the switching element Q4 → the battery 30. At this time, the switching element Q4 for the W-phase lower arm is chopper-controlled so that the current value detected by the V-phase current sensor S1 becomes the specified value -α [A]. In addition,-of [alpha] [A] indicates the direction of current flow. At this time, the duty of the switching element Q4 for the W-phase lower arm is a third duty (DutyWαp [%]).

パターン4として、V相上アーム用のスイッチング素子Q1をオン状態で固定し(パターン3での通電電流と同じにして)、U相下アーム用のスイッチング素子Q6をチョッパ制御する。電流経路は、図5の一点鎖線で示すように、バッテリ30→スイッチング素子Q1→コイル23→スイッチング素子Q6→バッテリ30である。この際、V相の電流センサS1による検出電流値が規定値である−α[A]になるようにU相下アーム用のスイッチング素子Q6をチョッパ制御する。この時のU相下アーム用のスイッチング素子Q6のデューティを第4デューティ(DutyUαp[%])とする。   As a pattern 4, the switching element Q1 for the V-phase upper arm is fixed in the ON state (same as the energizing current in the pattern 3), and the switching element Q6 for the U-phase lower arm is chopper-controlled. The current path is, as shown by the one-dot chain line in FIG. 5, the battery 30 → the switching element Q1 → the coil 23 → the switching element Q6 → the battery 30. At this time, the switching element Q6 for the U-phase lower arm is chopper-controlled so that the current value detected by the V-phase current sensor S1 becomes the specified value -α [A]. The duty of the switching element Q6 for the U-phase lower arm at this time is a fourth duty (DutyUαp [%]).

このようにして、第1、第2、第3及び第4デューティを取得しておき、制御装置22は、充電開始後において、第3スイッチング素子Q3と第5スイッチング素子Q5を第1デューティ及び第2デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、第4スイッチング素子Q4と第6スイッチング素子Q6を第3デューティ及び第4デューティにより補正しながらオン・オフ制御する。   In this way, the first, second, third, and fourth duties are obtained in advance, and the control device 22 sets the third switching element Q3 and the fifth switching element Q5 to the first duty and the fourth duty after the start of charging. On / off control is performed while correcting with two duties, and on / off control is performed while correcting the fourth switching element Q4 and the sixth switching element Q6 with third and fourth duties.

詳しくは、以下のようにする。
充電時、U相のスイッチングデューティは、W相のスイッチングデューティに対して、以下の補正量を加算して制御する。
Specifically, it is as follows.
During charging, the U-phase switching duty is controlled by adding the following correction amount to the W-phase switching duty.

電流が図2に示す+方向の場合には、U相デューティ=W相デューティ+(DutyUαn−DutyWαn)とする。即ち、W相デューティに対し、第2デューティ(DutyUαn[%])と第1デューティ(DutyWαn[%])との差を加算したものを、U相デューティとする。   When the current is in the + direction shown in FIG. 2, the U-phase duty = W-phase duty + (DutyUαn−DutyWαn). That is, the difference between the second duty (DutyUαn [%]) and the first duty (DutyWαn [%]) is added to the W-phase duty to be the U-phase duty.

一方、電流が図3に示す−方向の場合には、U相デューティ=W相デューティ+(DutyUαp−DutyWαp)とする。即ち、W相デューティに対し、第4デューティ(DutyUαp[%])と第3デューティ(DutyWαp[%])との差を加算したものを、U相デューティとする。   On the other hand, when the current is in the minus direction shown in FIG. 3, the U-phase duty = W-phase duty + (DutyUαp−DutyWαp). That is, the sum of the difference between the fourth duty (DutyUαp [%]) and the third duty (DutyWαp [%]) is added to the W-phase duty to be the U-phase duty.

このように補正を行うことにより、充電開始前に、スイッチングのパターンを工夫して電流を流すことで、素子やセンサ等を追加することなく、相間のばらつきを取得し、補正することが可能となる。つまり、充電開始前に、相間のばらつきを取得し補正することで、バッテリ充電電流を精度良く制御することができる。   By performing the correction in this way, it is possible to acquire and correct the variation between phases without adding an element, a sensor, or the like, by devising a switching pattern and passing a current before starting charging. Become. That is, by acquiring and correcting the inter-phase variation before the start of charging, the battery charging current can be accurately controlled.

即ち、三相インバータのうちのトランスに接続されない二相を構成する2組のスイッチング素子を同期してオン・オフ制御する場合、各相毎に電流センサをそれぞれ設けることが考えられるが、オン・オフ制御する二相のうちの一相にしか電流センサが付いていない場合には、各スイッチング素子におけるデットタイムの相間ばらつき等により、二相の電流を等しく制御できず、バッテリ充電電流に誤差が発生する。本実施形態では、充電時に同じ電流を流す上で充電開始前に取得したスイッチング素子のデューティの差で補正を行うことにより、これを回避して、バッテリ充電電流を精度良く制御することができる。   In other words, when two sets of switching elements of a three-phase inverter that are not connected to a transformer are controlled to be turned on and off in synchronization with each other, a current sensor may be provided for each phase. If only one of the two phases to be turned off has a current sensor, the two-phase currents cannot be controlled equally due to inter-phase variations in the dead time of each switching element, and an error occurs in the battery charging current. appear. In the present embodiment, when the same current flows at the time of charging, the correction is performed based on the duty difference of the switching element obtained before the start of charging, so that this can be avoided and the battery charging current can be accurately controlled.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ スイッチング素子のデューティ補正量を取得するパターンは、4つのパターン(図4の破線で示す通電経路、図4の一点鎖線で示す通電経路、図5の破線で示す通電経路、図5の一点鎖線で示す通電経路)であった。このパターン1,2,3,4に、さらに以下の4つのパターン(パターン5,6,7,8)を加えてもよい。即ち、1通りではなく、大小2通りの電流、つまり、±α[A]の4パターンで通電した後に、以下の4パターンを加えてもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The patterns for obtaining the duty correction amount of the switching element include four patterns (a conduction path indicated by a broken line in FIG. 4, a conduction path indicated by a dashed line in FIG. 4, a conduction path indicated by a broken line in FIG. 5, and a dashed line in FIG. 5). (Electrification path indicated by). The following four patterns (patterns 5, 6, 7, and 8) may be added to the patterns 1, 2, 3, and 4. That is, the following four patterns may be added after the current is applied not in one but in two different magnitudes, that is, in four patterns of ± α [A].

パターン5として、図4の破線で示す電流経路のようにV相下アーム用のスイッチング素子Q2をオン状態で固定し、V相の電流センサS1による検出電流値が+β[A]になるようにW相上アーム用のスイッチング素子Q3をチョッパ制御する。この時のW相上アーム用のスイッチング素子Q3のデューティを第5デューティ(DutyWβn[%])とする。   As pattern 5, the switching element Q2 for the V-phase lower arm is fixed in the ON state as in the current path indicated by the broken line in FIG. 4, so that the current detected by the V-phase current sensor S1 is + β [A]. The chopper control is performed on the switching element Q3 for the W-phase upper arm. At this time, the duty of the switching element Q3 for the W-phase upper arm is set to a fifth duty (DutyWβn [%]).

パターン6として、図4の一点鎖線で示す電流経路のようにV相下アーム用のスイッチング素子Q2をオン状態で固定し、V相の電流センサS1による検出電流値が+β[A]になるようにU相上アーム用のスイッチング素子Q5をチョッパ制御する。この時のU相上アーム用のスイッチング素子Q5のデューティを第6デューティ(DutyUβn[%])とする。   As a pattern 6, the switching element Q2 for the V-phase lower arm is fixed in the ON state as in the current path indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 4, so that the current value detected by the V-phase current sensor S1 becomes + β [A]. Then, the switching element Q5 for the U-phase upper arm is chopper-controlled. The duty of the switching element Q5 for the U-phase upper arm at this time is defined as a sixth duty (DutyUβn [%]).

パターン7として、図5の破線で示す電流経路のようにV相上アーム用のスイッチング素子Q1をオン状態で固定し、V相の電流センサS1による検出電流値が−β[A]になるようにW相下アーム用のスイッチング素子Q4をチョッパ制御する。この時のW相下アーム用のスイッチング素子Q4のデューティを第7デューティ(DutyWβp[%])とする。   As the pattern 7, the switching element Q1 for the V-phase upper arm is fixed in the ON state as in the current path indicated by the broken line in FIG. 5, so that the current value detected by the V-phase current sensor S1 becomes -β [A]. Then, the switching element Q4 for the W-phase lower arm is chopper-controlled. The duty of the switching element Q4 for the W-phase lower arm at this time is set to a seventh duty (DutyWβp [%]).

パターン8として、図5の一点鎖線で示す電流経路のようにV相上アーム用のスイッチング素子Q1をオン状態で固定し、V相の電流センサS1による検出電流値が−β[A]になるようにU相下アーム用のスイッチング素子Q6をチョッパ制御する。この時のU相下アーム用のスイッチング素子Q6のデューティを第8デューティ(DutyUβp[%])とする。   As the pattern 8, the switching element Q1 for the V-phase upper arm is fixed in the ON state as in the current path indicated by the one-dot chain line in FIG. 5, and the current value detected by the V-phase current sensor S1 becomes -β [A]. As described above, the switching element Q6 for the U-phase lower arm is chopper-controlled. At this time, the duty of the switching element Q6 for the U-phase lower arm is set to an eighth duty (DutyUβp [%]).

図6において、横軸に電流指令値をとり、縦軸に補正値をとっている。図6に示すように、電流指令値αに対する補正値として、(DutyUαp−DutyWαp)、即ち、第4デューティ(DutyUαp[%])と第3デューティ(DutyWαp[%])との差である第1の補正値P1をプロット点として得る。また、電流指令値βに対する補正値として、(DutyUβp−DutyWβp)、即ち、第8デューティ(DutyUβp[%])と第7デューティ(DutyWβp[%])との差である第2の補正値P2をプロット点として得る。   In FIG. 6, the horizontal axis indicates the current command value, and the vertical axis indicates the correction value. As shown in FIG. 6, the correction value for the current command value α is (DutyUαp−DutyWαp), that is, the first duty which is the difference between the fourth duty (DutyUαp [%]) and the third duty (DutyWαp [%]). Is obtained as a plot point. As a correction value for the current command value β, (DutyUβp−DutyWβp), that is, a second correction value P2 that is a difference between the eighth duty (DutyUβp [%]) and the seventh duty (DutyWβp [%]) is used. Obtained as plot points.

この2点(第1の補正値P1、第2の補正値P2)を繋ぐ特性線L1から、補正量は、充電時に流す電流に応じて補間して付与する。
同様に、電流指令値αに対する補正値として、(DutyUαn−DutyWαn)、即ち、第2デューティ(DutyUαn[%])と第1デューティ(DutyWαn[%])との差をプロット点として得る。また、電流指令値βに対する補正値として、(DutyUβn−DutyWβn)、即ち、第6デューティ(DutyUβn[%])と第5デューティ(DutyWβn[%])との差をプロット点として得る。この2点を繋ぐ特性線から、補正量は、充電時に流す電流に応じて補間して付与する。
From the characteristic line L1 connecting these two points (the first correction value P1 and the second correction value P2), the correction amount is interpolated and applied according to the current flowing during charging.
Similarly, as a correction value for the current command value α, (DutyUαn−DutyWαn), that is, a difference between the second duty (DutyUαn [%]) and the first duty (DutyWαn [%]) is obtained as a plot point. Further, as a correction value for the current command value β, (DutyUβn-DutyWβn), that is, a difference between the sixth duty (DutyUβn [%]) and the fifth duty (DutyWβn [%]) is obtained as a plot point. From the characteristic line connecting these two points, the correction amount is given by interpolation according to the current flowing during charging.

このようにして、図6の横軸の電流指令値としてαをとったときのパターン1〜4による第1の補正値P1と、横軸の電流指令値としてβをとったときのパターン5〜8による第2の補正値P2とが得られる。特性線L1は、この第1の補正値P1と第2の補正値P2を通る直線である。そして、特性線L1を用いて目標電流値から線形補間して補正値を算出する。   Thus, the first correction value P1 based on patterns 1 to 4 when α is taken as the current command value on the horizontal axis in FIG. 6 and the patterns 5 to 5 when β is taken as the current command value on the horizontal axis in FIG. 8 is obtained. The characteristic line L1 is a straight line passing through the first correction value P1 and the second correction value P2. Then, a correction value is calculated by linearly interpolating the target current value using the characteristic line L1.

このようにすることにより、補正量取得時の電流を大小2通りにすることで、負荷(モータコイル)のばらつきも併せて補正可能である。荷役用インバータ18側も同様とする。   By doing so, the current at the time of obtaining the correction amount can be made large and small, so that the variation in the load (motor coil) can be corrected together. The same applies to the cargo handling inverter 18 side.

このようにして、制御装置22は、充電開始前において、第2スイッチング素子Q2,Q12を制御した状態における電流センサS1,S11による電流値を第1デューティを取得する際とは異なる規定値にする第3スイッチング素子Q3,Q13のオン・オフ制御による第5デューティと電流センサS1,S11による電流値を第2デューティを取得する際とは異なる規定値にする第5スイッチング素子Q5,Q15のオン・オフ制御による第6デューティ、及び、第1スイッチング素子Q1,Q11を制御した状態における電流センサS1,S11による電流値を第3デューティを取得する際とは異なる規定値にする第4スイッチング素子Q4,Q14のオン・オフ制御による第7デューティと電流センサS1,S11による電流値を第4デューティを取得する際とは異なる規定値にする第6スイッチング素子Q6,Q16のオン・オフ制御による第8デューティを取得しておき、充電開始後において、第3スイッチング素子Q3,Q13と第5スイッチング素子Q5,Q15を第1デューティ、第2デューティ、第5デューティ、第6デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、第4スイッチング素子Q4,Q14と第6スイッチング素子Q6,Q16を第3デューティ、第4デューティ、第7デューティ、第8デューティにより補正しながらオン・オフ制御するようにしてもよい。   In this way, the control device 22 sets the current values of the current sensors S1 and S11 in a state where the second switching elements Q2 and Q12 are controlled to a specified value different from the value obtained when the first duty is obtained before the charging is started. The fifth duty by the on / off control of the third switching elements Q3, Q13 and the current value by the current sensors S1, S11 are set to a specified value different from the value obtained when the second duty is acquired. The sixth duty by the OFF control, and the fourth switching element Q4 that sets the current value of the current sensors S1 and S11 in a state where the first switching elements Q1 and Q11 are controlled to a specified value different from the value obtained when the third duty is obtained. The seventh duty by the on / off control of Q14 and the current value by the current sensors S1 and S11 An eighth duty is obtained by on / off control of the sixth switching elements Q6 and Q16, which is set to a specified value different from that obtained when the duty is obtained, and after the start of charging, the third switching elements Q3 and Q13 and the fifth switching are switched. The on / off control is performed while correcting the elements Q5 and Q15 by the first duty, the second duty, the fifth duty, and the sixth duty, and the fourth switching elements Q4 and Q14 and the sixth switching elements Q6 and Q16 are controlled by the third duty. On / off control may be performed while correcting with the fourth, seventh, and eighth duties.

○ スイッチングデューティ補正量を取得する際、前述のパターン1〜4若しくは前述のパターン1〜8において、V相の上アーム用の第1スイッチング素子Q1,Q11ないし下アーム用の第2スイッチング素子Q2,Q12をオン固定せずに、あるデューティでスイッチングしてもよい。即ち、入力電圧の調整を行って通電電流を小さくするのでデューティのオン時間が長くなるため、高精度に誤差が検出できる。このように、補正量取得時のV相用のスイッチング素子Q1,Q2,Q11,Q12のデューティを100%オン固定ではなく、一定量に制御することで、ばらつきを取得したいU相とW相用のスイッチング素子Q3〜Q6、Q13〜Q16のデューティが相対的に長くなり、補正量の取得精度が向上する。   When acquiring the switching duty correction amount, in the patterns 1 to 4 or the patterns 1 to 8, the V-phase upper arm first switching elements Q1 and Q11 to the lower arm second switching elements Q2 and Q2 are used. Switching may be performed at a certain duty without fixing Q12 to ON. That is, since the input voltage is adjusted to reduce the conduction current, the on-time of the duty becomes longer, so that an error can be detected with high accuracy. As described above, the duty of the V-phase switching elements Q1, Q2, Q11, and Q12 at the time of acquiring the correction amount is not fixed to 100% ON, but is controlled to a constant amount, so that the variation is obtained for the U-phase and W-phase. Of the switching elements Q3 to Q6 and Q13 to Q16 are relatively long, and the accuracy of obtaining the correction amount is improved.

○ 走行用インバータ12または荷役用インバータ18のいずれか一方を用いてバッテリ30を充電してもよい。
○ スコットトランス13以外のトランスを用いてもよい。
The battery 30 may be charged using either the traveling inverter 12 or the cargo handling inverter 18.
○ A transformer other than the Scott transformer 13 may be used.

○ バッテリフォークリフトのように三相モータ(走行用モータ11及び荷役用モータ17)を備えた車載装置を充電装置として用いたが、一般の電気自動車の充電装置に適用してもよい。   Although the in-vehicle device including the three-phase motor (the traveling motor 11 and the cargo handling motor 17), such as a battery forklift, is used as the charging device, it may be applied to a general electric vehicle charging device.

○ フォークリフトに適用したが、その他の産業車両に適用してもよい。また、産業車両以外の車両、例えば乗用車やバス等に適用してもよい。   ○ Although applied to forklifts, it may be applied to other industrial vehicles. Moreover, you may apply to vehicles other than an industrial vehicle, for example, a passenger car and a bus.

11…走行用モータ(三相モータ)、12…走行用インバータ(三相インバータ)、13…スコットトランス、14…整流回路、15a…端子、15b…端子、16a…端子、16b…端子、17…荷役用モータ(三相モータ)、18…荷役用インバータ(三相インバータ)、19…整流回路、20…配線、21…配線、22…制御装置、30…バッテリ、A…接続点、B…接続点、S1,S11…電流センサ、Q1,Q11…第1スイッチング素子、Q2,Q12…第2スイッチング素子、Q3,Q13…第3スイッチング素子、Q4,Q14…第4スイッチング素子、Q5,Q15…第5スイッチング素子、Q6,Q16…第6スイッチング素子。   11: traveling motor (three-phase motor), 12: traveling inverter (three-phase inverter), 13: Scott transformer, 14: rectifier circuit, 15a: terminal, 15b: terminal, 16a: terminal, 16b: terminal, 17 ... Cargo handling motor (three-phase motor), 18 ... Cargo handling inverter (three-phase inverter), 19 ... Rectifier circuit, 20 ... Wiring, 21 ... Wiring, 22 ... Control device, 30 ... Battery, A ... Connection point, B ... Connection Points, S1, S11: current sensor, Q1, Q11: first switching element, Q2, Q12: second switching element, Q3, Q13: third switching element, Q4, Q14: fourth switching element, Q5, Q15 ... Fifth switching element, Q6, Q16 ... Sixth switching element.

Claims (2)

第一相の上アーム用の第1スイッチング素子、第一相の下アーム用の第2スイッチング素子、第二相の上アーム用の第3スイッチング素子、第二相の下アーム用の第4スイッチング素子、第三相の上アーム用の第5スイッチング素子、第三相の下アーム用の第6スイッチング素子を有する三相インバータにより、バッテリを電源として駆動制御される三相モータを備えたモータ駆動系のバッテリ充電回路であって、
単相出力トランスと、
前記単相出力トランスの二次側出力の一方の端子に接続されるとともに、前記三相インバータ及び前記バッテリに対して並列に接続されている整流回路と、
前記三相インバータにおける前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との間の接続点を前記二次側出力の他方の端子に接続する配線と、
充電時には前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子はオフ状態に保持し、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を同期してオン・オフ制御するとともに前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を同期してオン・オフ制御する制御装置と、
前記接続点と前記三相モータとの間に流れる電流を検出する電流センサと、
を備え、
前記制御装置は、
充電開始前において、前記第2スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第1デューティと前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第2デューティ、及び、前記第1スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第3デューティと前記電流センサによる電流値を規定値にする前記第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第4デューティを取得しておき、
充電開始後において、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を前記第1デューティ及び前記第2デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を前記第3デューティ及び前記第4デューティにより補正しながらオン・オフ制御することを特徴とするバッテリ充電回路。
A first switching element for the upper arm of the first phase, a second switching element for the lower arm of the first phase, a third switching element for the upper arm of the second phase, and a fourth switching for the lower arm of the second phase Motor drive provided with a three-phase motor driven and controlled by a battery as a power source by a three-phase inverter having an element, a fifth switching element for the upper arm of the third phase, and a sixth switching element for the lower arm of the third phase System battery charging circuit,
A single-phase output transformer,
A rectifier circuit connected to one terminal of the secondary side output of the single-phase output transformer and connected in parallel to the three-phase inverter and the battery;
A wiring connecting a connection point between the first switching element and the second switching element in the three-phase inverter to the other terminal of the secondary output;
At the time of charging, the first switching element and the second switching element are kept in an off state, the third switching element and the fifth switching element are synchronously turned on and off, and the fourth switching element and the sixth switching element are synchronized. A control device for synchronously turning on and off the switching element;
A current sensor for detecting a current flowing between the connection point and the three-phase motor,
With
The control device includes:
Before the start of charging, the first duty by the on / off control of the third switching element and the current value by the current sensor are set to a specified value by setting the current value by the current sensor in a state where the second switching element is controlled to a specified value. The second duty by the on / off control of the fifth switching element, and the on / off control of the fourth switching element to set a current value by the current sensor in a state where the first switching element is controlled to a specified value. And a fourth duty by ON / OFF control of the sixth switching element for setting the current value by the current sensor to a specified value, and
After charging is started, the third switching element and the fifth switching element are turned on / off while being corrected by the first duty and the second duty, and the fourth switching element and the sixth switching element are A battery charging circuit that performs on / off control while correcting with a third duty and a fourth duty.
前記制御装置は、
充電開始前において、前記第2スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を前記第1デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第3スイッチング素子のオン・オフ制御による第5デューティと前記電流センサによる電流値を前記第2デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第5スイッチング素子のオン・オフ制御による第6デューティ、及び、前記第1スイッチング素子を制御した状態における前記電流センサによる電流値を前記第3デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第4スイッチング素子のオン・オフ制御による第7デューティと前記電流センサによる電流値を前記第4デューティを取得する際とは異なる規定値にする前記第6スイッチング素子のオン・オフ制御による第8デューティを取得しておき、
充電開始後において、前記第3スイッチング素子と前記第5スイッチング素子を前記第1デューティ、前記第2デューティ、前記第5デューティ、前記第6デューティにより補正しながらオン・オフ制御するとともに、前記第4スイッチング素子と前記第6スイッチング素子を前記第3デューティ、前記第4デューティ、前記第7デューティ、前記第8デューティにより補正しながらオン・オフ制御することを特徴とする請求項1に記載のバッテリ充電回路。
The control device includes:
Before the start of charging, the current value obtained by the current sensor in a state where the second switching element is controlled is set to a specified value different from the value obtained when the first duty is acquired. A sixth duty by the on / off control of the fifth switching element and a state in which the first switching element is controlled, wherein the duty and the current value obtained by the current sensor are set to different specified values than when the second duty is obtained. The current value obtained by the current sensor is set to a specified value different from the value obtained when the third duty is obtained. The seventh duty by the on / off control of the fourth switching element and the current value obtained by the current sensor are set to the fourth duty. For the on / off control of the sixth switching element, which is a specified value different from the one obtained Eighth in advance to get the duty that,
After charging is started, the third switching element and the fifth switching element are turned on / off while correcting the third switching element and the fifth switching element with the first duty, the second duty, the fifth duty, and the sixth duty. The battery charging according to claim 1, wherein on / off control is performed while correcting the switching element and the sixth switching element with the third duty, the fourth duty, the seventh duty, and the eighth duty. circuit.
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