特許 7645131 電動移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-05

(45)【発行日】2025-03-13

(54)【発明の名称】電動移動体

(51)【国際特許分類】

   B60L 53/24 20190101AFI20250306BHJP

   B60L 58/21 20190101ALI20250306BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20250306BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20250306BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250306BHJP

【ＦＩ】

B60L53/24

B60L58/21

B60L9/18 L

B60L50/60

H02J7/00 P

H02J7/00 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021091909

(22)【出願日】2021-05-31

(65)【公開番号】P2022184200

(43)【公開日】2022-12-13

【審査請求日】2024-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000233044

【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】菊池 輝

(72)【発明者】

【氏名】吉田 直充

(72)【発明者】

【氏名】叶田 玲彦

(72)【発明者】

【氏名】井出 一正

(72)【発明者】

【氏名】石川 拓也

【審査官】柳幸 憲子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０５８０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】再生可能エネルギーによるDC発電と急速充電機能を内蔵する電動車を連携させるシステム，電気学会論文誌 D，Vol.140,No.4，日本，2020年，289-294

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ５３／２４

Ｂ６０Ｌ ５８／２１

Ｂ６０Ｌ ９／１８

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置を備えて、前記第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置で電動機を駆動させて移動する電動移動体であって、
前記電動移動体は、前記第１の蓄電装置と前記第１の電力変換装置の直流部を接続する第１のスイッチ、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置を接続する第２のスイッチ、前記第１の電力変換装置の直流部に外部から直流電力を供給する直流接続部、コントローラを備え、
前記第２の蓄電装置と前記第２の電力変換装置の直流部は接続されており、
前記コントローラは、
前記電動移動体が走行するモードのときは前記第１のスイッチをＯＮにし、前記第２のスイッチをＯＦＦにし、
前記直流接続部が外部充電設備に接続して前記第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置を充電するモードのときは、前記第１のスイッチをＯＦＦにし、前記第２のスイッチをＯＮにする
ことを特徴とする電動移動体。

【請求項2】

請求項１に記載の電動移動体において、
前記電動移動体は、変圧器を備え、
前記第１の電力変換装置を前記変圧器あるいは前記電動機の何れかに接続する第３のスイッチ、前記第２の電力変換装置を前記変圧器あるいは前記電動機の何れかに接続する第４のスイッチを備え、
前記電動移動体が走行するモードのときは、前記第３のスイッチは前記第１の電力変換装置を前記電動機に接続するとともに、前記第４のスイッチは前記第２の電力変換装置を前記電動機に接続する
ことを特徴とする電動移動体。

【請求項3】

請求項２に記載の電動移動体において、
前記直流接続部が前記外部充電設備に接続して前記第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置を充電するモードのときは、前記第３のスイッチは前記第１の電力変換装置を前記変圧器の一端に接続するとともに、前記第４のスイッチは前記第２の電力変換装置を前記変圧器の他端に接続する
ことを特徴とする電動移動体。

【請求項4】

請求項２に記載の電動移動体において、
前記コントローラは、前記電動移動体が走行するモードのときは、前記第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置の端子電圧の差分に応じて、前記第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置に与えるトルク指令を補正する
ことを特徴とする電動移動体。

【請求項5】

第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置を備えて、前記第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置で電動機を駆動させて移動する電動移動体であって、
前記電動移動体は、前記第１の蓄電装置と前記第１の電力変換装置の直流部を接続する第１のスイッチ、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置を接続する第２のスイッチ、コントローラを備え、
前記コントローラは、前記電動移動体の走行するモード及び充電するモードの運転モードに応じて、前記第１のスイッチ及び第２のスイッチの状態を切り替えることを特徴とする電動移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、急速充電機能を搭載した電動移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、世界的に電気自動車（ＥＶ）の普及（電動化）が加速しつつある。また、ＥＶに限らず、電動移動体として、船舶や航空機でも電動化が試みられている。また、非電化線区間をバッテリに蓄えられた電力で走行する鉄道車両や、その他、電動化した農業機械も開発されている。例えば、ＥＶでは車載されたバッテリに蓄えられたエネルギーを用いて走行するため、車載されたバッテリを所定の給電設備にて充電する必要がある。したがって、充電機会を高めつつ効率的にＥＶを充電することができる充電システムが求められている。

【0003】

そのような充電システムを構成するため、再生可能エネルギーによるＤＣ発電（直流発電）と急速充電機能を内蔵するＥＶを連携させるシステムコンセプトが、特許文献１、非特許文献１で提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許６５７０７７９号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】井出一正，外３名，"再生可能エネルギーによるＤＣ発電と急速充電機能を内蔵する電動車を連携させるシステムコンセプトの提案"，電学論D, Vol.140, No.4, pp.289-294，2020

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

急速充電機能を内蔵するＥＶとして、二台のインバータで一台のモータを駆動する構成があり、特許文献１の図６（ｂ）、非特許文献１の図４（ｂ）に開示されている。しかし、この構成の場合、ＥＶ走行ときには二台のインバータの交流端子同士及び直流端子同士は互いに接続されるので、二台のインバータ間にループ回路が生成され、二台のインバータがそれぞれの交流端子に出力する電圧に電圧差があると、そのループ回路に電流が流れる。その結果、インバータが過電流により停止するおそれがある。

【0007】

本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、二台のインバータ間に流れる電流を抑制することができる電動移動体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明の電動移動体は、第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置を備えて、前記第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置で電動機を駆動させて移動する電動移動体であって、前記電動移動体は、前記第１の蓄電装置と前記第１の電力変換装置の直流部を接続する第１のスイッチ、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置を接続する第２のスイッチ、前記第１の電力変換装置の直流部に外部から直流電力を供給する直流接続部、コントローラを備え、前記第２の蓄電装置と前記第２の電力変換装置の直流部は接続されており、前記コントローラは、前記電動移動体が走行するモードのときは前記第１のスイッチをＯＮにし、前記第２のスイッチをＯＦＦにし、前記直流接続部が外部充電設備に接続して前記第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置を充電するモードのときは、前記第１のスイッチをＯＦＦにし、前記第２のスイッチをＯＮにすることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、二台のインバータ間に流れる電流を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る電動移動体の構成を示す図である。

【図2】第１実施形態に係るコントローラの構成を示す図である。

【図3】第１実施形態に係るトルク指令補正演算手段の構成を示す図である。

【図4】第１実施形態に係るスイッチ制御手段の動作パターンを示す図である。

【図5】第１実施形態に係るトルク指令補正演算手段の動作例を示す図である。

【図6】第１実施形態に係る電動移動体が走行するモードのときの回路構成を示す図である。

【図7】第１実施形態に係る電動移動体が充電するモードのときの回路構成を示す図である。

【図8】第２実施形態に係る電動移動体の構成を示す図である。

【図9】第２実施形態に係るコントローラの構成を示す図である。

【図10】第２実施形態に係るスイッチ制御手段の動作パターンを示す図である。

【図11】第２実施形態に係る電動移動体が走行するモードのときの回路構成を示す図である。

【図12】第２実施形態に係る電動移動体が充電するモードのときの回路構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る電動移動体の実施形態について、ＥＶを例に、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る電動移動体の構成を示す図である。本実施形態の電動移動体１は、インバータ１０１、インバータ１０２、バッテリ１０３、バッテリ１０４、変圧器１０５、モータ１０６、スイッチ１０７、スイッチ１０８、スイッチ１０９、スイッチ１１０、電動移動体側接続部１１１、コントローラ１１２を有している。

【0012】

インバータ１０１の直流側は、電動移動体側接続部１１１、スイッチ１０７に接続され、インバータ１０１の交流側は、スイッチ１０９に接続されている。インバータ１０２の直流側は、バッテリ１０４、スイッチ１０８に接続され、インバータ１０２の交流側は、スイッチ１１０に接続されている。バッテリ１０３は、スイッチ１０７、スイッチ１０８に接続されている。変圧器１０５は、スイッチ１０９、スイッチ１１０に接続されている。モータ１０６は、スイッチ１０９、スイッチ１１０に接続されている。

【0013】

スイッチ１０７及びスイッチ１０８は、ＯＮ又はＯＦＦのいずれかの状態を選択するスイッチである。スイッチ１０９は、インバータ１０１を変圧器１０５に接続する状態又はインバータ１０１をモータ１０６に接続する状態のいずれかの状態を選択するスイッチである。スイッチ１１０は、インバータ１０２を変圧器１０５に接続する状態又はインバータ１０２をモータ１０６に接続する状態のいずれかの状態を選択するスイッチである。

【0014】

コントローラ１１２は、トルク指令、充電指令、動作モード指令、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値を入力として、インバータ１０１及びインバータ１０２へのインバータ制御指令、スイッチ１０７及びスイッチ１０８及びスイッチ１０９及びスイッチ１１０へのスイッチ制御指令を出力する。

【0015】

電力供給システム２は、電力供給システム側接続部２０１、直流バス２０２を有している。直流バス２０２は、ここでは記載を省略しているが、例えば太陽光発電などの発電システムから所定の直流電圧が供給され、電力供給システム側接続部２０１へ所定の直流電圧を供給する。

【0016】

電動移動体１のバッテリ１０３、バッテリ１０４を充電するときは、電力供給システム側接続部２０１と電動移動体側接続部１１１は接続され、電力供給システム２から電動移動体１へ電力が供給される。一方、電動移動体１が走行するときは、電力供給システム側接続部２０１と電動移動体側接続部１１１は接続されず、電動移動体１はバッテリ１０３及びバッテリ１０４に蓄えられたエネルギーを用いてモータ１０６を駆動して走行する。

【0017】

図２は、第１実施形態に係るコントローラ１１２の構成を示す図である。コントローラ１１２は、トルク指令補正演算手段１１２１、指令切替手段１１２２、スイッチ制御手段１１２３を有している。

【0018】

トルク指令補正演算手段１１２１は、トルク指令、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値を入力として、インバータ１０１及びインバータ１０２へのトルク指令を出力する。

【0019】

指令切替手段１１２２は、インバータ１０１及びインバータ１０２へのトルク指令、充電指令、動作モード指令を入力として、インバータ１０１及びインバータ１０２へのインバータ制御指令を出力する。動作モード指令が走行するモードの場合は、電動移動体１が走行するときになるため、インバータ１０１及びインバータ１０２へのトルク指令をインバータ１０１及びインバータ１０２へのインバータ制御指令として出力する。一方、動作モード指令が充電するモードの場合は、電動移動体１のバッテリ１０３及びバッテリ１０４が充電するときになるため、充電指令をインバータ１０１及びインバータ１０２へのインバータ制御指令として出力する。

【0020】

スイッチ制御手段１１２３は、動作モード指令を入力として、スイッチ１０７及びスイッチ１０８及びスイッチ１０９及びスイッチ１１０への動作指令を出力する。スイッチ制御手段１１２３の動作の詳細は後述する。

【0021】

図３は、第１実施形態に係るトルク指令補正演算手段１１２１の構成を示す図である。トルク指令補正演算手段１１２１は、減算器１１２１１、ゲイン１１２１２、加算器１１２１３、減算器１１２１４を有している。

【0022】

減算器１１２１１は、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値を入力として、それらの差分値を演算し、バッテリ電圧差分値として出力する。ゲイン１１２１２は、バッテリ電圧差分値に所定のゲインを掛けた値をトルク指令補正量として出力する。加算器１１２１３は、トルク指令、ゲイン１１２１２が出力するトルク指令補正量を入力として、それらの加算値を演算し、インバータ１０１へのトルク指令として出力する。減算器１１２１４は、トルク指令、ゲイン１１２１２が出力するトルク指令補正量を入力として、それらの差分値を演算し、インバータ１０２へのトルク指令として出力する。

【0023】

図４は、第１実施形態に係るスイッチ制御手段１１２３の動作パターンを示す図である。スイッチ制御手段１１２３は、動作モード指令が走行するモードのとき、スイッチ１０７にＯＮ指令を出力、スイッチ１０８にＯＦＦ指令を出力、スイッチ１０９にモータ１０６に接続するように指令を出力、スイッチ１１０にモータ１０６に接続するように指令を出力する。スイッチ制御手段１１２３は、動作モード指令が充電するモードのとき、スイッチ１０７にＯＦＦ指令を出力、スイッチ１０８にＯＮ指令を出力、スイッチ１０９に変圧器１０５に接続するように指令を出力、スイッチ１１０に変圧器１０５に接続するように指令を出力する。

【0024】

図５は、第１実施形態に係るトルク指令補正演算手段１１２１の動作例を示す図である。時間Ｔ１までは、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値は一致しているため、インバータ１０１及びインバータ１０２へのトルク指令は一致している。

【0025】

ここで、バッテリ１０４の残容量がバッテリ１０３の残容量に対して低下し、それに伴って時間Ｔ１からバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値がバッテリ１０３のバッテリ電圧検出値に対して低下したと仮定する。すると、インバータ１０１へのトルク指令が増加し、インバータ１０２へのトルク指令が減少する。その結果、バッテリ１０４から放電される電力はバッテリ１０３から放電される電力に対して低下するため、バッテリ１０３及びバッテリ１０４の残容量の差分が小さくなるように制御される。そして、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値の差分も小さくなり、時間Ｔ２でバッテリ１０３及びバッテリ１０４の電圧検出値が一致する。

【0026】

このように、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値に差分が発生すると、その差分を低減する方向にインバータ１０１及びインバータ１０２へのトルク指令が補正されることで、電動移動体１が走行中はバッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値が常に一致するように維持される。

【0027】

図６は、第１実施形態に係る電動移動体１が走行するモードのときの回路構成を示す図である。前述したように、電動移動体１が走行するときは、電動移動体側接続部１１１は電力供給システム２へ接続されない。また、スイッチ１０７はＯＮ、スイッチ１０８はＯＦＦ、スイッチ１０９はモータ１０６に接続され、スイッチ１１０はモータ１０６に接続される。したがって、インバータ１０１は、バッテリ１０３から直流電力を供給されて、コントローラ１１２からのインバータ制御指令に従ってモータ１０６を駆動する。同様に、インバータ１０２は、バッテリ１０４から直流電力を供給されて、コントローラ１１２からのインバータ制御指令に従ってモータ１０６を駆動する。

【0028】

すなわち、このモードのときスイッチ１０８はＯＦＦのため、インバータ１０１とインバータ１０２の間にループ回路は生成されない。したがって、インバータ１０１とインバータ１０２の間に電流が流れることはなく、インバータ１０１とインバータ１０２の間に流れる過電流でインバータ１０１とインバータ１０２が停止するおそれはない。

【0029】

また、電動移動体１が走行するモードのときは、インバータ制御指令は、図２の説明で述べたようにトルク指令で与えられ、トルク指令は図３の説明で述べたようにバッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値に応じて補正される。したがって、インバータ１０１及びインバータ１０２に与えられるインバータ制御指令は、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧検出値が常に一致するように補正されたトルク指令となる。

【0030】

その結果、電動移動体１が走行中は常にバッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧は等しい電圧を維持する。バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧を等しく維持する目的は後述する。

【0031】

図７は、第１実施形態に係る電動移動体１が充電するモードのときの回路構成を示す図である。前述したように、電動移動体１が充電するときは、電動移動体側接続部１１１は電力供給システム側接続部２０１と接続し、電力供給システム２から電動移動体１へ電力が供給される状態となる。また、スイッチ１０７はＯＦＦ、スイッチ１０８はＯＮ、スイッチ１０９は変圧器１０５に接続され、スイッチ１１０は変圧器１０５に接続される。

【0032】

したがって、電力供給システム２から供給される直流電力はインバータ１０１で三相交流電力に変換されて変圧器１０５の一次側に入力される。変圧器１０５の一次側に入力された三相交流電力は、変圧器１０５で絶縁され、更に電圧レベルが変換されて、変圧器１０５の二次側から三相交流電力として出力される。変圧器１０５の二次側から出力された三相交流電力はインバータ１０２で直流電力に変換される。その直流電力はバッテリ１０３及びバッテリ１０４の両方に供給されて、バッテリ１０３及びバッテリ１０４を充電する。電動移動体１が充電するモードのときは、インバータ制御指令は図２の説明で述べたように充電指令で与えられる。

【0033】

したがって、インバータ１０１及びインバータ１０２に与えられるインバータ制御指令は、バッテリ１０３及びバッテリ１０４を充電するようにインバータ１０１及びインバータ１０２を動作させる充電指令となる。すなわち、電動移動体１が充電するモードのときはインバータ１０１、変圧器１０５、インバータ１０２で絶縁型ＤＣ／ＤＣ変換器を構成して、電力供給システム２から供給される直流電力はＤＣ／ＤＣ変換され、バッテリ１０３及びバッテリ１０４に充電される。その結果、バッテリ１０３及びバッテリ１０４は所定の充電量まで充電される。

【0034】

ここで、電動移動体１が走行するモードのときに、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧が一致するように制御する目的について述べる。それは、電動移動体１が充電するモードのときにスイッチ１０８をＯＮにしてバッテリ１０３及びバッテリ１０４を並列接続して、バッテリ１０３及びバッテリ１０４を同時に充電することができるようにするためである。もし、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧が等しくない場合は、スイッチ１０８をＯＮにするとバッテリ１０３及びバッテリ１０４の電圧差によって両バッテリ間に過電流が流れるおそれがあるが、バッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧が等しければ、そのような過電流が流れるおそれがない。

【0035】

したがって、電動移動体１が走行するモードのときにバッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧を常に等しく維持することで、電動移動体１が充電するモードのときにバッテリ１０３及びバッテリ１０４を並列接続して同時充電することができる。これにより、バッテリ１０３及びバッテリ１０４を個別に充電する必要がなく、充電作業の簡易化を図れる。

【0036】

以上の構成により、本実施形態では電動移動体１が走行するときにインバータ１０１及びインバータ１０２の間にループ回路が生成されず、そのループ回路に電流が流れることを回避することができる。そのため、インバータ１０１及びインバータ１０２がその電流により過電流停止することを抑制することが可能となる。

【0037】

また、電動移動体１が充電するときは、バッテリ１０３及びバッテリ１０４を並列接続して同時充電することが可能であり、充電作業の簡易化が図れる。

【0038】

なお、図６において、走行するモードのときの回路構成を示したが、走行するモードにおいて、エコモード、パワーモードの運転モードを採用してもよい。すなわち、図６において、走行するモードの場合において、エコモードとして、インバータ１０１又はインバータ１０２は、モータ１０６に電力供給する。パワーモードとして、インバータ１０１及びインバータ１０２の両方からモータ１０６に電力供給するとよい。

【0039】

＜実施形態２＞
図８は、第２実施形態に係る電動移動体３の構成を示す図である。本実施形態の電動移動体３は、インバータ１０１、インバータ１０２、バッテリ１０３、変圧器１０５、モータ１０６、スイッチ１０７、スイッチ１０９、スイッチ１１０、リアクトル１１３、リアクトル１１４、電動移動体側接続部１１１、コントローラ１１５を有している。第２実施形態の電動移動体３は、第１実施形態の電動移動体１と比較して、バッテリ１０４及びスイッチ１０８がなく、リアクトル１１３及びリアクトル１１４が追加されている。

【0040】

インバータ１０１の直流側は、電動移動体側接続部１１１、スイッチ１０７に接続され、インバータ１０１の交流側は、リアクトル１１３を介してスイッチ１０９に接続されている。インバータ１０２の直流側は、バッテリ１０３、スイッチ１０７に接続され、インバータ１０２の交流側は、リアクトル１１４を介してスイッチ１１０に接続されている。バッテリ１０３は、スイッチ１０７、インバータ１０２に接続されている。変圧器１０５は、スイッチ１０９、スイッチ１１０に接続されている。モータ１０６は、スイッチ１０９、スイッチ１１０に接続されている。

【0041】

スイッチ１０７は、ＯＮ又はＯＦＦのいずれかの状態を選択するスイッチである。スイッチ１０９は、リアクトル１１３を介してインバータ１０１を変圧器１０５に接続する状態またはリアクトル１１３を介してインバータ１０１をモータ１０６に接続する状態のいずれかの状態を選択するスイッチである。スイッチ１１０は、リアクトル１１４を介してインバータ１０２を変圧器１０５に接続する状態またはリアクトル１１４を介してインバータ１０２をモータ１０６に接続する状態のいずれかの状態を選択するスイッチである。

【0042】

コントローラ１１５は、トルク指令、充電指令、動作モード指令を入力として、インバータ１０１及びインバータ１０２へのインバータ制御指令、スイッチ１０７及びスイッチ１０９及びスイッチ１１０への制御指令を出力する。

【0043】

電力供給システム２は、電力供給システム側接続部２０１、直流バス２０２を有している。直流バス２０２はここでは記載を省略しているが、例えば太陽光発電などの発電システムから所定の直流電圧が供給され、電力供給システム側接続部２０１へ所定の直流電圧を供給する。

【0044】

電動移動体３のバッテリ１０３を充電するときは、電力供給システム側接続部２０１と電動移動体側接続部１１１は接続され、電力供給システム２から電動移動体３へ電力が供給される。一方、電動移動体３が走行するときは、電力供給システム側接続部２０１と電動移動体側接続部１１１は接続されず、電動移動体３はバッテリ１０３に蓄えられたエネルギーを用いてモータ１０６を駆動して走行する。

【0045】

図９は、第２実施形態に係るコントローラ１１５の構成を示す図である。コントローラ１１５は、指令切替手段１１５１、スイッチ制御手段１１５２を有している。

【0046】

指令切替手段１１５１は、トルク指令、充電指令、動作モード指令を入力として、インバータ１０１及びインバータ１０２へのインバータ制御指令を出力する。動作モード指令が走行するモードの場合は、電動移動体３が走行するときになるため、トルク指令をインバータ１０１及びインバータ１０２へのインバータ制御指令として出力する。一方、動作モード指令が充電するモードの場合は、電動移動体３のバッテリ１０３を充電するときになるため、充電指令をインバータ１０１及びインバータ１０２へのインバータ制御指令として出力する。

【0047】

スイッチ制御手段１１５２は、動作モード指令を入力として、スイッチ１０７及びスイッチ１０９及びスイッチ１１０への動作指令を出力する。スイッチ制御手段１１５２の動作の詳細は後述する。

【0048】

図１０は、第２実施形態に係るスイッチ制御手段１１５２の動作パターンを示す図である。スイッチ制御手段１１５２は、動作モード指令が走行するモードのとき、スイッチ１０７にＯＮ指令を出力、スイッチ１０９にモータ１０６に接続するように指令を出力、スイッチ１１０にモータ１０６に接続するように指令を出力する。スイッチ制御手段１１５２は、動作モード指令が充電するモードのとき、スイッチ１０７にＯＦＦ指令を出力、スイッチ１０９に変圧器１０５に接続するように指令を出力、スイッチ１１０に変圧器１０５に接続するように指令を出力する。

【0049】

図１１は、第２実施形態に係る電動移動体３が走行するモードのときの回路構成を示す図である。前述したように、電動移動体３が走行するときは、電動移動体側接続部１１１は電力供給システム２へ接続されない。また、スイッチ１０７はＯＮ、スイッチ１０９はモータ１０６に接続され、スイッチ１１０はモータ１０６に接続される。したがって、インバータ１０１はバッテリ１０３から直流電力を供給されて、コントローラ１１５からのインバータ制御指令に従ってモータ１０６を駆動する。同様に、インバータ１０２はバッテリ１０３から直流電力を供給されて、コントローラ１１５からのインバータ制御指令に従ってモータ１０６を駆動する。

【0050】

ここで、このモードのときはスイッチ１０７がＯＮのために、インバータ１０１とインバータ１０２の間にループ回路は生成されるが、そのループ回路はリアクトル１１３及びリアクトル１１４を含むため、インバータ１０１とインバータ１０２の交流端子に出力する電圧に電圧差が発生しても、リアクトル１１３及びリアクトル１１４の効果で、そのループ回路に流れる電流は抑制される。そのため、インバータが過電流により停止することはない。なお、リアクトル１１３及びリアクトル１１４はいずれか片方があれば同様の効果が得られるため、リアクトル１１３のみあるいはリアクトル１１４のみがある構成でもよい。

【0051】

図１２は、第２実施形態に係る電動移動体３が充電するモードのときの回路構成を示す図である。前述したように、電動移動体３が充電するときは、電動移動体側接続部１１１は電力供給システム側接続部２０１と接続され、電力供給システム２から電動移動体３へ電力が供給される状態となる。また、スイッチ１０７はＯＦＦ、スイッチ１０９は変圧器１０５に接続され、スイッチ１１０は変圧器１０５に接続される。

【0052】

したがって、電力供給システム２から供給される直流電力はインバータ１０１で三相交流電力に変換されてリアクトル１１３を介して変圧器１０５の一次側に入力される。変圧器１０５の一次側に入力された三相交流電力は、変圧器１０５で絶縁され、更に電圧レベルが変換されて、変圧器１０５の二次側から三相交流電力として出力される。変圧器１０５の二次側から出力された三相交流電力はリアクトル１１４を介してインバータ１０２で直流電力に変換される。その直流電力はバッテリ１０３に供給されて、バッテリ１０３を充電する。電動移動体３が充電するモードのときは、インバータ制御指令は図９の説明で述べたように充電指令で与えられる。したがって、インバータ１０１及びインバータ１０２に与えられるインバータ制御指令は、バッテリ１０３を充電するようにインバータ１０１及びインバータ１０２を動作させる充電指令となる。

【0053】

すなわち、電動移動体３が充電するモードのときは、インバータ１０１、リアクトル１１３、変圧器１０５、リアクトル１１４、インバータ１０２で絶縁型ＤＣ／ＤＣ変換器を構成して、電力供給システム２から供給される直流電力がＤＣ／ＤＣ変換され、バッテリ１０３が充電される。その結果、バッテリ１０３は所定の充電量まで充電される。

【0054】

以上の構成により、本実施形態では電動移動体３が走行するときにインバータ１０１及びインバータ１０２の間に生成されるループ回路に、リアクトル１１３及びリアクトル１１４を備えることで、そのループ回路に流れる電流を抑制することができる。そのため、インバータ１０１及びインバータ１０２がその電流により過電流停止することを抑制することが可能となる。

【0055】

以上説明した本実施形態の電動移動体は、次の特徴を有する。
第１実施形態に係る電動移動体１は、第１の蓄電装置（例えば、バッテリ１０３）及び第２の蓄電装置（例えば、バッテリ１０４）、第１の電力変換装置（例えば、インバータ１０１）及び第２の電力変換装置（例えば、インバータ１０２）を備えて、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置で電動機（例えば、モータ１０６）を回転駆動させて走行（移動）する電動移動体であって、電動移動体は、第１の蓄電装置と第１の電力変換装置の直流部を接続する第１のスイッチ（例えば、スイッチ１０７）、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置を接続する第２のスイッチ（例えば、スイッチ１０８）、第１の電力変換装置の直流部に外部から直流電力を供給する直流接続部（例えば、電動移動体側接続部１１１）、コントローラ１１２を備える。

【0056】

第２の蓄電装置と第２の電力変換装置の直流部は接続されており、コントローラ１１２は、電動移動体が走行するモードのときは第１のスイッチをＯＮにし、第２のスイッチをＯＦＦにし、直流接続部が外部充電設備（例えば、電力供給システム２）に接続して第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置を充電するモードのときは、第１のスイッチをＯＦＦにし、第２のスイッチをＯＮにすることを特徴とする。

【0057】

すなわち、インバータ１０１及びインバータ１０２でモータ６を回転駆動させて走行する電動移動体１は、バッテリ１０３とインバータ１０１の直流部を接続するスイッチ１０７、バッテリ１０３とバッテリ１０４を接続するスイッチ１０８、インバータ１０１の直流部に外部から直流電力を供給する電動移動体側接続部１１１、コントローラ１１２を備え、バッテリ１０４とインバータ１０２の直流部は接続されており、コントローラ１１２は、電動移動体１が走行するモードのときはスイッチ１０７をＯＮにし、スイッチ１０８をＯＦＦにし、電動移動体側接続部１１１が外部充電設備に接続してバッテリ１０３及びバッテリ１０４を充電するモードのときは、スイッチ１０７をＯＦＦにし、スイッチ１０８をＯＮにする。これにより、本実施形態では電動移動体１が走行するときにインバータ１０１及びインバータ１０２の間にループ回路が生成されず、そのループ回路に電流が流れることを回避することができる。そのため、インバータ１０１及びインバータ１０２がその電流により過電流停止することを抑制することが可能となる。

【0058】

電動移動体１は、変圧器１０５を備え、第１の電力変換装置を変圧器１０５あるいは電動機の何れかに接続する第３のスイッチ（例えば、スイッチ１０９）、第２の電力変換装置を変圧器１０５あるいは電動機の何れかに接続する第４のスイッチ（例えば、スイッチ１１０）を備える。また、電動移動体１が走行するモードのときは、第３のスイッチは第１の電力変換装置を電動機に接続するとともに、第４のスイッチは第２の電力変換装置を電動機に接続する。これにより、走行するモードのときに、インバータ１０１及びインバータ１０２からモータ１０６に電力供給することができる（図６参照）。

【0059】

直流接続部が外部充電設備に接続して第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置を充電するモードのときは、第３のスイッチは第１の電力変換装置を変圧器の一端に接続するとともに、第４のスイッチは第２の電力変換装置を変圧器の他端に接続する。これにより、充電するモードのときに、電力供給システム２から、インバータ１０１、変圧器１０５、インバータ１０２を介して、バッテリ１０３及びバッテリ１０４へ充電することができる（図７参照）。

【0060】

コントローラ１１２は、電動移動体が走行するモードのときは、第１の蓄電装置及び第２の蓄電装置の端子電圧の差分に応じて、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置に与えるトルク指令を補正する。これにより、電動移動体１が走行するモードのときにバッテリ１０３及びバッテリ１０４のバッテリ電圧を常に等しく維持することで、電動移動体１が充電するモードのときにバッテリ１０３及びバッテリ１０４を並列接続して同時充電することができる。これにより、バッテリ１０３及びバッテリ１０４を個別に充電する必要がなく、充電作業の簡易化を図ることができる（図５参照）。

【0061】

第１実施形態に係る電動移動体１は、第１の蓄電装置（例えば、バッテリ１０３）及び第２の蓄電装置（例えば、バッテリ１０４）、第１の電力変換装置（例えば、インバータ１０１）及び第２の電力変換装置（例えば、インバータ１０２）を備えて、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置で電動機（例えば、モータ１０６）を回転駆動させて走行する電動移動体であって、電動移動体は、第１の蓄電装置と第１の電力変換装置の直流部を接続する第１のスイッチ（例えば、スイッチ１０７）、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置を接続する第２のスイッチ（例えば、スイッチ１０８）、コントローラ１１２を備える。

【0062】

コントローラ１１２は、電動移動体の走行するモード及び充電するモードの運転モードに応じて、第１のスイッチ及び第２のスイッチの状態を切り替えることを特徴とする。これにより、本実施形態では電動移動体１が走行するときにインバータ１０１及びインバータ１０２の間にループ回路が生成されず、そのループ回路に電流が流れることを回避することができる。そのため、インバータ１０１及びインバータ１０２がその電流により過電流停止することを抑制することが可能となる。

【0063】

第２実施形態の電動移動体３は、蓄電装置（例えば、バッテリ１０３）、第１の電力変換装置（例えば、インバータ１０１）及び第２の電力変換装置（例えば、インバータ１０２）を備えて、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置で電動機（例えば、モータ１０６）を回転駆動させて走行する電動移動体であって、蓄電装置は第２の電力変換装置(102)の直流部に接続されており、電動移動体は、蓄電装置と第１の電力変換装置(101)の直流部を接続する第１のスイッチ（例えば、スイッチ１０７）、変圧器１０５、第１の電力変換装置を変圧器１０５あるいは電動機の何れかに接続する第３のスイッチ（例えば、スイッチ１０９）、第２の電力変換装置を変圧器１０５あるいは電動機の何れかに接続する第４のスイッチ（例えば、スイッチ１１０）、コントローラ１１５を備え、第１の電力変換装置と第３のスイッチの間、あるいは、第２の電力変換装置と第４のスイッチの間、あるいはそれら両方にリアクトル（例えば、リアクトル１１３，１１４）を備えることを特徴とする。

【0064】

これにより、電動移動体３が走行するときにインバータ１０１及びインバータ１０２の間に生成されるループ回路に、リアクトル１１３及びリアクトル１１４を備えることで、そのループ回路に流れる電流を抑制することができる。そのため、インバータ１０１及びインバータ１０２がその電流により過電流停止することを抑制することができる。

【0065】

コントローラ１１５は、電動移動体３が走行するモードのときは第１のスイッチをＯＮ、第３のスイッチは、第１の電力変換装置を電動機に接続するとともに、第４のスイッチは第２の電力変換装置を電動機に接続する。これにより、走行するモードのときに、インバータ１０１及びインバータ１０２からモータ１０６に電力供給することができる（図１１参照）。

【0066】

電動移動体３は、第１の電力変換装置の直流部に外部から直流電力を供給する直流接続部（例えば、電動移動体側接続部１１１）を備え、コントローラ１１５は、直流接続部が外部充電設備（例えば、電力供給システム２）に接続して蓄電装置を充電するモードのときは、第１のスイッチをＯＦＦ、第３のスイッチは第１の電力変換装置を変圧器の一端に接続するとともに、第４のスイッチは第２の電力変換装置を変圧器の他端に接続する。これにより、充電するモードのときに、電力供給システム２から、インバータ１０１、変圧器１０５、インバータ１０２を介して、バッテリ１０３へ充電することができる（図１２参照）。

【0067】

なお、本発明は、車両に限らず船舶や航空機の電動化にも適用することができる。また、非電化線区間を蓄電池に蓄えられた電力で走行する鉄道車両や、農業機械などの電動化にも適用することができる。

【符号の説明】

【0068】

１ 電動移動体
２ 電力供給システム（外部充電設備）
３ 電動移動体
１０１ インバータ（第１の電力変換装置）
１０２ インバータ（第２の電力変換装置）
１０３ バッテリ（第１の蓄電装置、蓄電装置）
１０４ バッテリ（第２の蓄電装置）
１０５ 変圧器
１０６ モータ（電動機）
１０７ スイッチ（第１のスイッチ）
１０８ スイッチ（第２のスイッチ）
１０９ スイッチ（第３のスイッチ）
１１０ スイッチ（第４のスイッチ）
１１１ 電動移動体側接続部（直流接続部）
１１２ コントローラ
１１３ リアクトル
１１４ リアクトル
１１５ コントローラ
２０１ 電力供給システム側接続部
２０２ 直流バス
１１２１ トルク指令補正演算手段
１１２２ 指令切替手段
１１２３ スイッチ制御手段
１１５１ 指令切替手段
１１５２ スイッチ制御手段
１１２１１ 減算器
１１２１２ ゲイン
１１２１３ 加算器
１１２１４ 減算器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】