JPH07115736A - Charging device for electric rolling stock - Google Patents
Charging device for electric rolling stockInfo
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- JPH07115736A JPH07115736A JP5258025A JP25802593A JPH07115736A JP H07115736 A JPH07115736 A JP H07115736A JP 5258025 A JP5258025 A JP 5258025A JP 25802593 A JP25802593 A JP 25802593A JP H07115736 A JPH07115736 A JP H07115736A
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
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- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電気車用バッテリの充
電器に関し、特に絶縁トランスを小形にするため高周波
で使用した制御に係り、制御内容としては入力電流の力
率を1に近づけた制御に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery charger for an electric vehicle, and more particularly to a control used at a high frequency in order to miniaturize an insulation transformer. The content of control is to bring a power factor of an input current close to 1. It is about control.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の技術として特開昭59−61402 号公
報にあるように、3相交流電動機とインバータとバッテ
リを有する電気車に、トランスを接続し充電する技術が
述べられている。2. Description of the Related Art As a conventional technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-61402 discloses a technique of connecting a transformer to an electric vehicle having a three-phase AC motor, an inverter and a battery to charge the electric vehicle.
【0003】トランスは車両の外に設置されている。こ
れはトランスの重量が大きく、車載するのに不向きなた
めである。The transformer is installed outside the vehicle. This is because the weight of the transformer is large and it is not suitable for mounting on a vehicle.
【0004】そこで考えられるのが、トランスを高周波
で使用する方法である。これを図2の高周波トランスを
用いたときの充電回路に示す。つまり、交流電源を整流
し、つぎにトランスの一次側を高周波で極性を変えるよ
うに、ブリッジ回路の半導体スイッチをオン・オフさせ
(通流率:ほぼ50パーセント)、2次側コイルの発生
電圧を全波整流して、インバータに印加する方法であ
る。A possible method for this is to use a transformer at a high frequency. This is shown in the charging circuit when the high frequency transformer of FIG. 2 is used. That is, the semiconductor switch of the bridge circuit is turned on and off so that the primary side of the transformer is rectified, and then the polarity of the primary side of the transformer is changed at a high frequency (conduction rate: approximately 50%), and the voltage generated by the secondary side coil is changed. Is full-wave rectified and applied to the inverter.
【0005】この方法によれば、入力電圧とバッテリ充
電回路部の絶縁が可能となり、またトランスが小形にな
る。According to this method, the input voltage and the battery charging circuit can be insulated, and the transformer can be made compact.
【0006】しかし、電流制御は、車載されているイン
バータ部により行われるため、入力電流波形を入力電圧
波形と相似にする制御:つまり力率を1に近づける制御
回路が複雑になるという問題がある。However, since the current control is performed by the inverter section mounted on the vehicle, there is a problem that the control for making the input current waveform similar to the input voltage waveform becomes complicated: the control circuit for bringing the power factor close to 1 becomes complicated. .
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】高周波トランスを用い
て小形化し、車載可能にすると共に、力率を1に近づけ
た制御も行うことにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the size by using a high frequency transformer so that it can be mounted on a vehicle and to control the power factor close to 1.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】交流電源を整流し、ブリ
ッジ回路の半導体スイッチをオン・オフし、2次側コイ
ルの全波整流回路に接続するのは従来方式と変わらな
い。The AC power supply is rectified, the semiconductor switch of the bridge circuit is turned on / off, and the full-wave rectification circuit of the secondary coil is connected, which is the same as the conventional method.
【0009】トランスの2次コイルに接続された全波整
流回路から、リアクトル,リアクトル短絡用の半導体素
子と、リアクトルとバッテリ間にダイオードを挿入した
回路を設ける。A full-wave rectifier circuit connected to the secondary coil of the transformer is provided with a semiconductor element for short-circuiting the reactor and a circuit in which a diode is inserted between the reactor and the battery.
【0010】バッテリ電圧と、トランス2次側の全波整
流回路電圧を比較する電圧比較回路を設ける。A voltage comparison circuit for comparing the battery voltage with the full-wave rectification circuit voltage on the secondary side of the transformer is provided.
【0011】入力電圧に比例した電圧を制御指令電流と
する電流制御回路,入力電流を検出する電流センサ、こ
の信号を電流制御回路にフィードバックする制御回路よ
り構成する。It is composed of a current control circuit that uses a voltage proportional to the input voltage as a control command current, a current sensor that detects the input current, and a control circuit that feeds back this signal to the current control circuit.
【0012】[0012]
【作用】トランス2次コイル電圧は、入力電圧に巻数比
を掛けたものであり、巻数比は決定されている。それで
入力電圧と、バッテリ電圧(Vb)を比較すれば、バッ
テリ電圧とトランス2次側の全波整流回路の出力電圧
(Vd)を比較することが可能となる。The transformer secondary coil voltage is the input voltage multiplied by the turns ratio, and the turns ratio is determined. Therefore, by comparing the input voltage and the battery voltage (Vb), it becomes possible to compare the battery voltage and the output voltage (Vd) of the full-wave rectification circuit on the secondary side of the transformer.
【0013】そして、上記出力電圧(Vd)が(Vb)
より大きいときは、直接バッテリ電流を流すことができ
るので、ブリッジ回路の半導体素子をオン・オフさせ
て、電流を制御することができる。The output voltage (Vd) is (Vb)
When it is larger, the battery current can directly flow, so that the semiconductor element of the bridge circuit can be turned on / off to control the current.
【0014】つぎに、上記出力電圧(Vd)が(Vb)
より小さい場合、電圧比較回路の出力信号が発生し、こ
れにより、ブリッジ回路の半導体オン信号に同期して、
リアクトル短絡用の半導体素子をオンさせる。これによ
り、交流電源からの電流が流れ、フィードバックされた
電流が指令値より大きくなると、全ての半導体素子はオ
フとなる。そして、リアクトルに蓄えられたエネルギー
は、バッテリに直列に挿入したダイオードを介して交流
電流が流れる。と同じに、入力電流波形を、入力電圧波
形と相似にすることができる。つまり力率を1に近づけ
ることが可能となった。Next, the output voltage (Vd) is (Vb)
If it is smaller, the output signal of the voltage comparison circuit is generated, and thereby, in synchronization with the semiconductor ON signal of the bridge circuit,
Turn on the semiconductor element for the reactor short circuit. As a result, a current from the AC power supply flows, and when the fed-back current becomes larger than the command value, all semiconductor elements are turned off. Then, as for the energy stored in the reactor, an alternating current flows through the diode inserted in series with the battery. Similarly, the input current waveform can be similar to the input voltage waveform. In other words, it became possible to bring the power factor close to 1.
【0015】[0015]
【実施例】以下図に従って説明する。Embodiments will be described below with reference to the drawings.
【0016】図1は、充電制御回路およびブロック図を
示す。FIG. 1 shows a charge control circuit and a block diagram.
【0017】交流電源1から、ダイオードD1〜D4か
ら構成される第1の全波整流回路2を接続し、この整流
された電圧は、IGBT1〜IGBT4で構成されるブ
リッジ回路6に印加され、高周波トランス3の1次コイ
ル4に通電される。A first full-wave rectifier circuit 2 composed of diodes D1 to D4 is connected from an AC power supply 1, and the rectified voltage is applied to a bridge circuit 6 composed of IGBT1 to IGBT4 to generate a high frequency wave. The primary coil 4 of the transformer 3 is energized.
【0018】高周波トランスの2次コイル5からダイオ
ードD5〜D8で構成される第2の全波整流回路7に接
続されて、リアクトル8とダイオードD9を直列にして
バッテリ10に接続する。The secondary coil 5 of the high frequency transformer is connected to the second full-wave rectifying circuit 7 composed of the diodes D5 to D8, and the reactor 8 and the diode D9 are connected in series to the battery 10.
【0019】リアクトル8とダイオードD9の接続点
と、バッテリ10ノ(−)電線12に短絡用半導体素子
(IGBT5)13を接続する。A short-circuiting semiconductor element (IGBT 5) 13 is connected to the connection point between the reactor 8 and the diode D9 and the battery (10) (-) electric wire 12.
【0020】入力電流を検出するため、電流センサ14
を交流電源1の入力あるいは、第1の全波整流回路2の
入・出力線に挿入する。In order to detect the input current, the current sensor 14
Is inserted into the input of the AC power supply 1 or the input / output line of the first full-wave rectifier circuit 2.
【0021】計測用トランス15の1次側は、交流電源
に接続し、入力電源波形検出用コイル16から電圧検出
回路17で全波整流され、バッテリ電圧検出回路18は
バッテリ10の(+)電線と(−)電線間の電圧を検出
するもので、電圧比較回路19の入力信号となる。The primary side of the measuring transformer 15 is connected to an AC power source, the input power source waveform detecting coil 16 is full-wave rectified by a voltage detecting circuit 17, and the battery voltage detecting circuit 18 is a (+) electric wire of the battery 10. It detects the voltage between the (-) and (-) electric wires and serves as an input signal to the voltage comparison circuit 19.
【0022】電圧比較回路19では、バッテリ電圧より
小さいときは、出力信号はHとなり、ブリッジ回路6の
オン・オフ信号とのアンド回路22を介して、短絡用半
導体素子13をオン・オフする信号とする。In the voltage comparison circuit 19, when the voltage is smaller than the battery voltage, the output signal becomes H, and a signal for turning on / off the short-circuiting semiconductor element 13 via the AND circuit 22 with the ON / OFF signal of the bridge circuit 6. And
【0023】電流センサ14の出力は電流検出回路20
に入り、電流制御回路21のフィードバック信号とな
る。そしてゲート回路23によりブリッジ回路6がオン
・オフする。コンデンサC1〜C2は、リップル吸収用
でありノイズの発生を低減する。コンデンサC3は、負
荷充電電流の脈動を低減するものである。The output of the current sensor 14 is the current detection circuit 20.
And becomes a feedback signal of the current control circuit 21. Then, the gate circuit 23 turns on / off the bridge circuit 6. The capacitors C1 and C2 are for absorbing ripples and reduce noise generation. The capacitor C3 reduces the pulsation of the load charging current.
【0024】計測用トランス15には、ゲート回路23
用の電源用コイル24制御回路電源用コイル25があ
る。The measuring transformer 15 includes a gate circuit 23.
There is a power supply coil 24 for control circuit power supply coil 25.
【0025】この動作を説明したのが、図3である。FIG. 3 illustrates this operation.
【0026】第2の全波整流回路7からの出力電圧(V
d)が、バッテリ電圧(Vb)より大きいときは、ブリ
ッジ回路6のみで、VdがVbより小さいときはリアク
トル短絡用半導体素子13をオン・オフさせる。The output voltage (V from the second full-wave rectifier circuit 7)
When d) is higher than the battery voltage (Vb), only the bridge circuit 6 is used, and when Vd is lower than Vb, the reactor short-circuit semiconductor element 13 is turned on / off.
【0027】図4は、図1のブロック図を詳細に示した
回路である。FIG. 4 is a circuit showing the block diagram of FIG. 1 in detail.
【0028】電圧検出回路17は、全波整流されて、C
/A変換素子とOPAMP(演算増幅器)より、大きさ
を変えて出力される。全波整流したのは、電流センサ1
4の波形に合わせたためであり、もし交流波形が印加さ
れる場合は、電圧検出コイル16の電圧を印加する。The voltage detection circuit 17 is full-wave rectified and C
The size is changed and output from the / A conversion element and OPAMP (operational amplifier). Full-wave rectified is the current sensor 1
The reason is that the voltage of the voltage detection coil 16 is applied if an AC waveform is applied.
【0029】電流制御回路21は、スイッチングレギュ
レータ素子を用い、エラーアンプ(E・A)での比較に
より、オン・オフの出力信号がゲート回路23に印加さ
れる。The current control circuit 21 uses a switching regulator element, and an on / off output signal is applied to the gate circuit 23 by comparison in an error amplifier (EA).
【0030】図5は、図1の制御回路の電源用コイル部
を詳細に示したものである。補助バッテリ26は、ダイ
オードD10を介して制御回路27の電源として用いら
れる。FIG. 5 shows the power supply coil section of the control circuit of FIG. 1 in detail. The auxiliary battery 26 is used as a power source for the control circuit 27 via the diode D10.
【0031】リレー28は、充電時にオンとなり、補助
バッテリ26の充電も可能にしておく。もし停電になっ
て入力電圧が遮断されても、制御回路27には、補助バ
ッテリ26を介して電源が供給されるため、制御のシー
ケンスが崩れるという不具合はなくなる。The relay 28 is turned on at the time of charging so that the auxiliary battery 26 can be charged. Even if the input voltage is cut off due to a power failure, power is supplied to the control circuit 27 via the auxiliary battery 26, so that there is no problem that the control sequence is broken.
【0032】[0032]
【発明の効果】充電電流を入力電源波形と相似にするこ
とができたので、力率が1に近づき、入力電力を有効に
使用することができた。Since the charging current can be made similar to the input power supply waveform, the power factor approaches 1 and the input power can be effectively used.
【図1】本発明からなる充電制御回路・ブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of a charging control circuit according to the present invention.
【図2】高周波トランスを用いたときの充電回路図であ
る。FIG. 2 is a charging circuit diagram when a high frequency transformer is used.
【図3】図1の動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of FIG.
【図4】図1の細部を示した回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing details of FIG.
【図5】図1の計測用トランス部を示す図である。5 is a diagram showing a measuring transformer unit of FIG. 1. FIG.
1…交流電源、2…第1の全波整流回路、3…高周波ト
ランス、4…1次コイル、5…2次コイル、6…ブリッ
ジ回路、7…第2の全波整流回路、8…リアクトル、9
…ダイオード、10…バッテリ、11…(+)電線、1
2…(−)電線、13…短絡用半導体素子、14…電流
センサ、15…計測用トランス、16…電圧検出コイ
ル、17…電圧検出回路、18…バッテリ電圧検出回
路、19…電圧比較回路、20…電流検出回路、21…
電流制御回路、22…アンド回路、23…ゲート回路、
24…ゲート電源用コイル、25…制御回路の電源用コ
イル、26…補助バッテリ、27…制御回路、28…リ
レー。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power supply, 2 ... 1st full wave rectification circuit, 3 ... High frequency transformer, 4 ... Primary coil, 5 ... Secondary coil, 6 ... Bridge circuit, 7 ... 2nd full wave rectification circuit, 8 ... Reactor , 9
… Diode, 10… Battery, 11… (+) electric wire, 1
2 ... (-) electric wire, 13 ... Short-circuit semiconductor element, 14 ... Current sensor, 15 ... Measuring transformer, 16 ... Voltage detection coil, 17 ... Voltage detection circuit, 18 ... Battery voltage detection circuit, 19 ... Voltage comparison circuit, 20 ... Current detection circuit, 21 ...
Current control circuit, 22 ... AND circuit, 23 ... Gate circuit,
24 ... Gate power supply coil, 25 ... Control circuit power supply coil, 26 ... Auxiliary battery, 27 ... Control circuit, 28 ... Relay.
Claims (1)
ランス,ブリッジ回路,第2の全波整流回路,リアクト
ル,バッテリから構成され高周波トランスで交流電源を
絶縁したバッテリ充電器において、リアクトルを短絡す
る半導体素子,リアクトルからバッテリの方向にダイオ
ードを接続し、第1の全波整流回路からブリッジ回路に
流れる電流を検出する電流センサを接続し、第2の全波
整流回路の電圧とバッテリ電圧を比較する電圧比較回路
から第2の全波整流回路の電圧がバッテリ電圧より大き
いとの信号を出すとブリッジ回路の通流率を加減し、第
2の全波整流回路の電圧がバッテリ電圧より小さいとの
信号を出すとブリッジ回路のほかリアクトルを短絡する
半導体素子を導通し、これら通電電流は交流電源の入力
電圧に比例した電流になる電流制御回路から構成された
ことを特徴とする電気車用充電装置。1. A battery charger in which an AC power supply is composed of a first full-wave rectification circuit, a high-frequency transformer, a bridge circuit, a second full-wave rectification circuit, a reactor, and a battery, and the AC power supply is insulated by a high-frequency transformer. A semiconductor element that short-circuits the diode, a diode is connected from the reactor in the direction of the battery, a current sensor that detects the current flowing from the first full-wave rectifier circuit to the bridge circuit is connected, and the voltage of the second full-wave rectifier circuit and the battery When the voltage comparison circuit that compares the voltages outputs a signal that the voltage of the second full-wave rectifier circuit is higher than the battery voltage, the conduction ratio of the bridge circuit is adjusted, and the voltage of the second full-wave rectifier circuit is changed to the battery voltage. When a signal that is smaller than that is output, the semiconductor elements that short-circuit the reactor as well as the bridge circuit are made conductive, and these energizing currents are proportional to the input voltage of the AC power supply. It was composed of a current control circuit according to the electric vehicle battery charger according to claim.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5258025A JPH07115736A (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Charging device for electric rolling stock |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5258025A JPH07115736A (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Charging device for electric rolling stock |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07115736A true JPH07115736A (en) | 1995-05-02 |
Family
ID=17314489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5258025A Pending JPH07115736A (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Charging device for electric rolling stock |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07115736A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012222951A (en) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Denso Corp | Charging device |
JP2014036528A (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Nippon Soken Inc | Insulated charging device |
JP5908179B2 (en) * | 2014-04-16 | 2016-04-26 | 三菱電機株式会社 | Vehicle charging device |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP5258025A patent/JPH07115736A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012222951A (en) * | 2011-04-08 | 2012-11-12 | Denso Corp | Charging device |
JP2014036528A (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Nippon Soken Inc | Insulated charging device |
JP5908179B2 (en) * | 2014-04-16 | 2016-04-26 | 三菱電機株式会社 | Vehicle charging device |
CN106134029A (en) * | 2014-04-16 | 2016-11-16 | 三菱电机株式会社 | Vehicle charger |
CN106134029B (en) * | 2014-04-16 | 2018-09-25 | 三菱电机株式会社 | Vehicle charger |
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