(57)【要約】【課題】三相インバータを備えた車載装置において三相インバータの外部に専用の機器を設けることなく力率を改善することのできる車載装置を提供すること。【解決手段】車載装置１は、走行用モータ１１とバッテリ２との間に設けられた走行用インバータ１２と、荷役用モータ２１とバッテリ２との間に設けられた荷役用インバータ２２を備えている。また、各インバータ１２，２２における第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４の中点とバッテリ２の負極との間には中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２が接続されている。制御装置４０は、中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２によって測定される中点電圧に基づいて力率改善を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相モータとバッテリとの間に設けられた三相インバータと、
前記三相インバータにおける三相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子をＰＷＭ制御して前記三相モータを駆動する第１の制御手段と、
前記三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続された中点電圧測定用の抵抗と、
前記三相モータのコイルを充電用インダクタとして用いて、前記三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子をＰＷＭ制御して前記バッテリを充電する第２の制御手段と、
前記中点電圧測定用の抵抗により測定される中点電圧に基づいて前記三相インバータの一相における入力電圧波形と前記三相インバータの一相における入力電流波形の位相差が少なくなるように前記充電用の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子を制御することにより力率改善を行う第３の制御手段を備えたことを特徴とする車載装置。
【請求項２】
前記中点電圧測定用の抵抗は、前記第２の制御手段によるバッテリの充電時にＰＷＭ制御される上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車載装置。
【請求項３】
前記中点電圧測定用の抵抗は、前記第２の制御手段によるバッテリの充電時にＰＷＭ制御されない上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車載装置。
【請求項４】
前記三相モータとして第１の三相モータと第２の三相モータを備えるとともに、前記三相インバータとして前記第１の三相モータに接続される第１の三相インバータと前記第２の三相モータに接続される第２の三相インバータを備え、スコットトランスの二次出力に前記第１の三相インバータ及び第２の三相インバータが接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気自動車のように動力源として大型のバッテリを搭載した車両においては、バッテリの充電量が所定量以下になると、バッテリの充電を行う必要がある。この際、効率よくバッテリを充電するためには、力率を改善する必要があり、力率を改善するためには、入力電流波形を電圧波形と同位相の正弦波状に制御する必要がある。そこで、入力電流波形を電圧波形と同位相の正弦波に制御するために、入力電源の位相を演算により求め、入力電流を制御する制御装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１において、交流電源には、インバータ及び変圧器が接続されており、変圧器には位相検出装置が接続されている。さらに、位相検出装置には、位相演算処理部及び位相角検出処理部が接続され、位相角検出処理部には電流制御演算処理部が接続されている。また、電流制御演算処理部は、ゲート回路を介してインバータに接続されている。そして、位相検出装置は、変圧器により検出された３相の電圧信号を２相に変換し、その２相の電源同期信号のうち一方の電源同期信号をディジタル変換して位相角検出処理部及び位相演算処理部に送出する。位相演算処理部は、一方の電源同期信号から他方の電源同期信号を導出する。そして、位相演算処理部は、電源同期信号を位相角検出処理部に送出する。位相角検出処理部は、電源同期信号から電源同期信号の位相を検出し、電流制御演算処理部に送出する。電流制御演算処理部は、電源同期信号の位相に基づいて、ゲート回路を介してインバータ装置をスイッチング動作制御することにより、入力電流を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７０５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、入力電源の位相を検出するために、１相分は必ず電源位相信号を検出しなければならず、外部に位相を検出するための位相検出装置が必要になる。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、三相インバータを備えた車載装置において三相インバータの外部に専用の機器を設けることなく力率を改善することのできる車載装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、三相モータとバッテリとの間に設けられた三相インバータと、前記三相インバータにおける三相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子をＰＷＭ制御して前記三相モータを駆動する第１の制御手段と、前記三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続された中点電圧測定用の抵抗と、前記三相モータのコイルを充電用インダクタとして用いて、前記三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子をＰＷＭ制御して前記バッテリを充電する第２の制御手段と、前記中点電圧測定用の抵抗により測定される中点電圧に基づいて前記三相インバータの一相における入力電圧波形と前記三相インバータの一相における入力電流波形の位相差が少なくなるように前記充電用の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子を制御することにより力率改善を行う第３の制御手段を備えたことを要旨とする。
【０００７】
これによれば、三相インバータにおけるいずれか一相の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点とバッテリの負極との間に接続された中点電圧測定用の抵抗から、上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点電圧を測定することができる。第３の制御手段は、中点電圧測定用の抵抗により測定される中点電圧に基づいて、三相インバータの一相における入力電圧と三相インバータの一相における入力電流の位相差が少なくなるように充電用の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子を制御する。中点電圧は、三相インバータの内部抵抗（中点電圧測定用の抵抗）により測定される。このため、三相インバータを備えた車載装置において三相インバータの外部に専用の機器を設けることなく力率を改善することができる。
【０００８】
請求項２に記載のように、前記中点電圧測定用の抵抗は、前記第２の制御手段によるバッテリの充電時にＰＷＭ制御される上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続されている構成としてもよい。
【０００９】
請求項３に記載のように、前記中点電圧測定用の抵抗は、前記第２の制御手段によるバッテリの充電時にＰＷＭ制御されない上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子の中点と前記バッテリの負極との間に接続されている構成としてもよい。
【００１０】
請求項４に記載のように、前記三相モータとして第１の三相モータと第２の三相モータを備えるとともに、前記三相インバータとして前記第１の三相モータに接続される第１の三相インバータと前記第２の三相モータに接続される第２の三相インバータを備え、スコットトランスの二次出力に前記第１の三相インバータ及び第２の三相インバータが接続されている構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、三相インバータを備えた車載装置において外部に位相などを検出するための装置を設けることなく力率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の車載装置をバッテリフォークリフトに具体化した第１の実施形態の回路図。
【図２】充電時における電流経路の説明図。
【図３】充電時における電流経路の説明図。
【図４】スイッチング素子動作前における三相インバータの一相における入力電圧と中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。
【図５】スイッチング素子動作中における三相インバータの一相における入力電圧と、三相インバータの一相における入力電流と、中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。
【図６】スイッチング素子動作中における三相インバータの一相における入力電圧と、三相インバータの一相における入力電流と、中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。
【図７】本発明の車載装置をバッテリフォークリフトに具体化した第２の実施形態の回路図。
【図８】スイッチング素子動作中における三相インバータの一相における入力電圧と、三相インバータの一相における入力電流と、中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。
【図９】スイッチング素子動作中における三相インバータの一相における入力電圧と、三相インバータの一相における入力電流と、中点電圧測定用抵抗により測定される中点電圧との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明をバッテリフォークリフトに具体化した第１の実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
【００１４】
図１に示すように、バッテリフォークリフトは、車載装置１を備えている。車載装置１は、バッテリ２を電源とする第１の三相モータとしての走行用モータ１１及び第２の三相モータとしての荷役用モータ２１を備えている。走行用モータ１１とバッテリ２との間には、第１の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２１とバッテリ２との間には第２の三相インバータとしての荷役用インバータ２２が備えられている。
【００１５】
車載装置１は、三相交流電源３に接続されるスコットトランス１３を備えている。スコットトランス１３の一方の二次出力１３ａ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Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１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の他方の二次出力１３ｂには整流回路２４を介して荷役用インバータ２２が接続され、荷役用インバータ２２には、荷役用モータ２１が接続されている。荷役用モータ２１としては、コイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２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。
【００１６】
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の接続点にスコットトランス１３の一方の二次出力１３ａの端子１８ａ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２の正極に接続され、整流回路１４のマイナス側はバッテリ２の負極に接続されている。
【００１７】
走行用インバータ１２には、三相の上アーム用スイッチング素子としての第１のスイッチング素子Ｑ１、第３のスイッチング素子Ｑ３、第５のスイッチング素子Ｑ５と、下アーム用スイッチング素子としての第２のスイッチング素子Ｑ２、第４のスイッチング素子Ｑ４、第６のスイッチング素子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のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２、第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４、第５のスイッチング素子Ｑ５及び第６のスイッチング素子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２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２の負極に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレインとソース間には、それぞれ寄生ダイオードＤが逆並列に、すなわ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ている。
【００１８】
第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の中点（第１のスイッチング素子Ｑ１のソースと第２のスイッチング素子Ｑ２のドレインとの接続点）は走行用モータ１１のコイルＵ１とコイルＶ１の接続点に接続されている。第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４の中点（第３のスイッチング素子Ｑ３のソースと第４のスイッチング素子Ｑ４のドレインとの接続点）は、電流センサ３１を介して走行用モータ１１のコイルＶ１とコイルＷ１との接続点に接続されている。第５のスイッチング素子Ｑ５と第６のスイッチング素子Ｑ６の中点（第５のスイッチング素子Ｑ５のソースと第６のスイッチング素子Ｑ６のドレインとの接続点）は、走行用モータ１１のコイルＵ１とコイルＷ１との接続点に接続されている。また、第１のスイッチング素子Ｑ１のソースと第２のスイッチング素子Ｑ２のドレインとの接続点は、スコットトランス１３の一方の二次出力１３ａの整流回路１４が接続された端子１８ａと反対側の端子１８ｂに接続されている。さらに、第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４の中点（第３のスイッチング素子Ｑ３のソースと第４のスイッチング素子Ｑ４のドレインとの接続点）とバッテリ２の負極との間には、中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列に接続されている。
【００１９】
整流回路２４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の接続点にスコットトランス１３の他方の二次出力１３ｂの端子１９ａが接続されている。また、整流回路２４のプラス側はバッテリ２の正極に接続され、整流回路２４のマイナス側はバッテリ２の負極に接続されている。
【００２０】
荷役用インバータ２２には、三相の上アーム用スイッチング素子としての第１のスイッチング素子Ｑ１１、第３のスイッチング素子Ｑ１３、第５のスイッチング素子Ｑ１５と、下アーム用スイッチング素子としての第２のスイッチング素子Ｑ１２、第４のスイッチング素子Ｑ１４、第６のスイッチング素子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のスイッチング素子Ｑ１１及び第２のスイッチング素子Ｑ１２、第３のスイッチング素子Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ１４、第５のスイッチング素子Ｑ１５及び第６のスイッチング素子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２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２の負極に接続されている。各スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６のドレインとソース間には、それぞれ寄生ダイオードＤが逆並列に、すなわ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ている。
【００２１】
第１のスイッチング素子Ｑ１１と第２のスイッチング素子Ｑ１２の中点（第１のスイッチング素子Ｑ１１のソースと第２のスイッチング素子Ｑ１２のドレインとの接続点）は荷役用モータ２１のコイルＵ２とコイルＶ２の接続点に接続されている。第３のスイッチング素子Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ１４の中点（第３のスイッチング素子Ｑ１３のソースと第４のスイッチング素子Ｑ１４のドレインとの接続点）は、電流センサ３２を介して荷役用モータ２１のコイルＶ２とコイルＷ２との接続点に接続されている。第５のスイッチング素子Ｑ１５と第６のスイッチング素子Ｑ１６の中点（第５のスイッチング素子Ｑ１５のソースと第６のスイッチング素子Ｑ１６のドレインとの接続点）は、荷役用モータ２１のコイルＵ２とコイルＷ２との接続点に接続されている。また、第１のスイッチング素子Ｑ１１のソースと第２のスイッチング素子Ｑ１２のドレインとの接続点は、スコットトランス１３の他方の二次出力１３ｂの整流回路２４が接続された端子１９ａと反対側の端子１９ｂに接続されている。さらに、第３のスイッチング素子Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ１４の中点（第３のスイッチング素子Ｑ１３のソースと第４のスイッチング素子Ｑ１４のドレインとの接続点）とバッテリ２の負極との間には、中点電圧測定用の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２が直列に接続されている。
【００２２】
各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１６のゲートは、制御装置４０に接続されている。また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点及び抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の接続点は、制御装置４０に接続されている。制御装置４０は、走行用モータ１１に流れる電流を検出する電流センサ３１および荷役用モータ２１に流れる電流を検出する電流センサ３２に接続されている。制御装置４０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２１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３に接続した状態でバッテリ２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４０は、電流センサ３１，３２から信号により入力電流波形を検知できるようになっている。
【００２３】
次に、本実施形態の車載装置１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２の充電時以外には、三相交流電源３から切り離された状態に保持される。そして、制御装置４０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２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４０の指令により荷役用インバータ２２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２の直流電力が交流電力に変換されて荷役用モータ２１に供給され、荷役用モータ２１が駆動される。すなわち、制御装置４０は、走行用インバータ１２における三相のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６及び荷役用インバータ２２における三相のスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１６をＰＷＭ制御して走行用モータ１１及び荷役用モータ２１を駆動する第１の制御手段として機能する。
【００２４】
バッテリ２を充電する際は、スコットトランス１３に三相交流電源３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３の充電ケーブルのプラグが接続される。そして、制御装置４０は、走行用インバータ１２及び荷役用インバータ２２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１５，Ｑ１６をオフ状態に保持し、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をオン・オフ制御する。すなわち、制御装置４０によるバッテリ２の充電時にＰＷＭ制御される充電用の上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子は第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４となる。また、制御装置４０によるバッテリ２の充電時にＰＷＭ制御されない上アーム用スイッチング素子と下アーム用スイッチング素子はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１５，Ｑ１６となる。
【００２５】
そして、制御装置４０は、走行用インバータ１２及び荷役用インバータ２２における第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３及び第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４をスイッチングすることで、走行用モータ１１のコイルＶ１及び荷役用モータ２１のコイルＶ２を充電用インダクタとして用いてバッテリ２を充電する。したがって、本実施形態では制御装置４０が第２の制御手段として機能している。
【００２６】
バッテリ２の充電時に車載装置１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を制御してバッテリ２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２２のスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４を制御してバッテリ２を充電する場合も、同様の経路となる。
【００２７】
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の一方の二次出力１３ａの端子１８ａから電力が出力される状態で、第３のスイッチング素子Ｑ３がオン状態、第４のスイッチング素子Ｑ４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。すなわち、二次出力１３ａの端子１８ａ→ダイオードＤ１→第３のスイッチング素子Ｑ３→走行用モータのコイルＶ１→二次出力１３ａの端子１８ｂの経路で電流が流れ、コイルＶ１に電磁エネルギーが蓄積される。そして、第４のスイッチング素子Ｑ４がオフ状態のまま第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ状態になると、コイルＶ１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。すなわち、走行用モータ１１のコイルＶ１→二次出力１３ａの端子１８ｂ→単相出力の１３ａの端子１８ａ→ダイオードＤ１→バッテリ２→第４のスイッチング素子Ｑ４の寄生ダイオードＤ→走行用モータ１１のコイルＶ１の経路で流れる電流となり、バッテリ２が充電される。
【００２８】
図３に示すように、二次出力１３ａの端子１８ｂから電力が出力される状態で、第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ状態、第４のスイッチング素子Ｑ４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。すなわち、二次出力１３ａの端子１８ｂ→走行用モータ１１のコイルＶ１→第４のスイッチング素子Ｑ４→ダイオードＤ２→一方の二次出力１３ａの端子１８ａの経路で電流が流れ、コイルＶ１に電磁エネルギーが蓄積される。そして、第３のスイッチング素子Ｑ３がオフ状態のまま第４のスイッチング素子Ｑ４がオフ状態になると、コイルＶ１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。すなわち、走行用モータ１１のコイルＶ１→第３のスイッチング素子Ｑ３の寄生ダイオードＤ→バッテリ２→ダイオードＤ２→二次出力１３ａの端子１８ａ→二次出力１３ａの端子１８ｂの経路で流れる電流となり、バッテリ２が充電される。
【００２９】
また、荷役用インバータ２２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側における二次出力１３ａを二次出力１３ｂに、端子１８ａ，１８ｂを端子１９ａ、１９ｂに、第３のスイッチング素子Ｑ３を第３のスイッチング素子Ｑ１３に、第４のスイッチング素子Ｑ４を第４のスイッチング素子Ｑ１４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。
【００３０】
制御装置４０は、走行用インバータ１２の一相における入力電流波形が走行用インバータ１２の一相における入力電圧波形に合うように、すなわち、走行用インバータ１２の一相における入力電圧と走行用インバータ１２の一相における入力電流の位相差が少なくなるように第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４をＰＷＭ制御する。以下、図４〜図６にしたがって、詳細に説明を行う。
【００３１】
図４に示すように、制御装置４０は、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４の動作前において中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１、Ｒ１２により測定される中点電圧から、入力電圧波形Ｐ１のゼロクロス点を検出する。詳しくは、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ１４の中点とバッテリ２の負極との間に中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２を接続すると、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４の中点電圧波形Ｐ２は、各インバータ１２，２２の一相における入力電圧波形Ｐ１の半波整流波形となる。そして、中点電圧波形Ｐ２において中点電圧が０から上がる時のタイミングｔｚ１及び中点電圧が０になるタイミングｔｚ２を検出し、メモリに記憶する。すなわち、中点電圧波形Ｐ２から、入力電圧波形Ｐ１のゼロクロス点を通過するタイミングｔｚ１，ｔｚ２を求めることができる。
【００３２】
図５に示すように、各インバータ１２，２２の一相における入力電圧波形Ｐ１と、各インバータ１２，２２の一相における入力電流波形Ｐ３との位相差がない場合、入力電流波形Ｐ３におけるゼロクロス点を通過するタイミングは、入力電圧波形Ｐ１のゼロクロス点を通過するタイミングｔｚ１，ｔｚ２と一致する。このとき、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４のオンデューティは、入力電流を上げるときは長く、入力電流を下げるときは短くされる。また、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４のオフデューティは、入力電流を上げるときは短く、入力電流を下げるときは長くされる。よって、図５の中点電圧波形Ｐ２で示すごとく中点電圧は、入力電流を上げるときは高電圧に維持されるタイミングｔ１が長く、入力電流を下げるときは高電圧に維持されるタイミングｔ１が短い。また、中点電圧波形Ｐ２は、入力電流を上げるときは低電圧に維持されるタイミングｔ２が短く、入力電流を下げるときは低電圧に維持されるタイミングｔ２が長い。
【００３３】
図６に示すように、各インバータ１２，２２の一相における入力電圧波形Ｐ１の周波数が変動したり、位相がずれた場合、入力電圧波形Ｐ１のずれにともない、ゼロクロス点を通過するタイミングがタイミングｔｚ３，ｔｚ４となり、図５でのタイミングｔｚ１，ｔｚ２からずれる。そして、入力電圧波形Ｐ１におけるゼロクロス点を通過するタイミングがずれると、入力電圧波形Ｐ１におけるゼロクロス点を通過するタイミングｔｚ３，ｔｚ４付近において、中点電圧が高電圧に維持されるタイミングｔ１及び中点電圧が低電圧に維持されるタイミングｔ２が入力電圧波形Ｐ１の位相がずれていないときに比べて（図５と比べて）長くなる。
【００３４】
そして、制御装置４０は、中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２により測定される中点電圧に基づいて各インバータ１２，２２の一相における入力電圧波形Ｐ１と、各インバータ１２，２２の一相における入力電流波形Ｐ３の位相差が少なくなるようにスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４を制御する。したがって、本実施形態では、制御装置４０が第３の制御手段として機能する。
【００３５】
なお、本実施形態では、中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２による中点電圧は、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４のスイッチング動作に反映されている。このため、制御装置４０は、中点電圧波形Ｐ２のモニタに代わり第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４のスイッチングデューティに基づいて各インバータ１２，２２の一相における入力電圧と、各インバータ１２，２２の一相における入力電流の位相差が少なくなるようにスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４を制御してもよい。
【００３６】
したがって、上記実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）制御装置４０は、第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４の中点電圧波形Ｐ２に基づいて力率改善を行う。具体的には、制御装置４０は、各インバータ１２，２２の一相における入力電圧と各インバータ１２，２２の一相における入力電流の位相差が少なくなるように第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４を制御する。第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４，Ｑ１４の中点電圧は、各インバータ１２，２２の内部抵抗（中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２）により測定される。このため、各インバータ１２，２２を備えた車載装置１において各インバータ１２，２２の外部に専用の機器を設けることなく力率を改善することができる。
【００３７】
（２）車載装置１は、走行用インバータ１２と走行用モータ１１、荷役用インバータ２２と荷役用モータ２１、スコットトランス１３を備えており、各インバータ１２，２２と各モータ１１，２１及びスコットトランス１３を用いてバッテリ２を充電することができる。バッテリ２の充電の際には、走行用インバータ１２における第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４及び荷役用インバータ２２における第３のスイッチング素子Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ１４をスイッチングする。これにより、スコットトランス１３から入力される単相交流電力にて、走行用モータ１１のコイルＶ１及び荷役用モータ２１のコイルＶ２を充電用インダクタとして用いてバッテリ２を充電できる。この充電時においては、バッテリ２に流れる電流は、二つの電流経路（走行用モータ１１のコイルＶ１を流れる電流経路と荷役用モータ２１のコイルＶ２を流れる電流経路）を流れる電流の合成電流となる。スコットトランス１３の２組の二次出力１３ａ，１３ｂは同位相ではなく、９０度の位相差がある。したがって、一組のインバータ及びモータを用いてバッテリ２を充電する場合に比べて、バッテリ２に流れる電流を平坦化（リップルを低減）できる。
【００３８】
（３）また、走行用モータ１１又は荷役用モータ２１のいずれか一方を用いて充電する場合に比べて、各モータ１１，２１の発熱が低減され、好適である。
（４）三相交流電源３にスコットトランス１３を接続し、スコットトランス１３の二次出力１３ａ，１３ｂに走行用インバータ１２及び荷役用インバータ２２を接続している。このため、各インバータ１２，２２にそれぞれトランスを接続して構成する場合に比べ、最小部品の追加で三相交流電源３から２出力の単相交流電力を取得することができる。
（第２の実施形態）
以下、本発明をバッテリフォークリフトに具体化した第２の実施形態を図７〜図９にしたがって説明する。以下に説明する実施形態において、すでに説明した実施形態と同一構成については同一符号を付すなどしてその重複する説明を省略又は簡略する。
【００３９】
図１では、中点電圧測定用の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２は、制御装置４０によるバッテリ２の充電時にＰＷＭ制御される第３のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３と第４のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ１４の中点とバッテリ２の負極との間に接続した。これに対し、図７に示す本実施形態の車載装置５では、中点電圧測定用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２は、制御装置４０によるバッテリ２の充電時にＰＷＭ制御されない第１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ１１と第２のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ１２の中点とバッテリ２の負極との間に接続されている。
【００４０】
すなわち、走行用インバータ１２の第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の中点（第１のスイッチング素子Ｑ１のソースと第２のスイッチング素子Ｑ２のドレインとの接続点）とバッテリ２の負極との間には、中点電圧測定用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２が直列に接続されている。また、荷役用インバータ２２の第１のスイッチング素子Ｑ１１と第２のスイッチング素子Ｑ１２の中点（第１のスイッチング素子Ｑ１１のソースと第２のスイッチング素子Ｑ１２のドレインとの接続点）とバッテリ２の負極との間には、中点電圧測定用の抵抗Ｒ３１，Ｒ３２が直列に接続されている。本実施形態の車載装置５は、他の構成は第１の実施形態の車載装置１と同様である。
【００４１】
次に、本実施形態の車載装置５の作用について説明する。
制御装置４０は、第１の実施形態と同様に各インバータ１２，２２のスイッチング素子をＰＷＭ制御することにより、走行用モータ１１及び荷役用モータ２１を駆動することができる。同様に、走行用モータ１１のコイルＶ１及び荷役用モータ２１のコイルＶ２を充電用インダクタとして用いてバッテリ２を充電することができる。
【００４２】
制御装置４０は、各インバータ１２，２２が動作開始前の状態において中点電圧から入力電圧波形のゼロクロスを検出する。なお、ゼロクロス点を通過するタイミングｔｚ２１，ｔｚ２２の検出方法は第１の実施形態と同一である。すなわち、中点電圧測定用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２の接続場所を第１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ１１と第２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ１２の中点とバッテリ２の負極の間に変更しても、制御装置４０は図４に示すような波形、すなわち入力電圧波形Ｐ１の半波整流波形を検出できる。そして、この入力電圧波形Ｐ１から各インバータ１２，２２の一相における入力電圧の周波数、位相及びゼロクロス点を通過するタイミングｔｚ２１，ｔｚ２２を検出する。
【００４３】
図８に示すように、各インバータ１２，２２の一相における入力電圧波形Ｐ２１と各インバータ１２，２２の一相における入力電流波形Ｐ２２との位相差がない場合、第１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ１１と第２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ１２の中点電圧波形Ｐ２３は、ゼロクロス点を通過するタイミングｔｚ２１で高電圧から低電圧になる。また、タイミングｔｚ２２で低電圧から高電圧になる。
【００４４】
図９に示すように、各インバータ１２，２２の一相における入力電圧波形Ｐ２１の周波数が変動したり、位相がずれた場合、入力電圧波形Ｐ２１のずれにともない、入力電圧波形Ｐ２１のゼロクロス点を通過するタイミングがタイミングｔｚ２３，ｔｚ２４となり、図８のタイミングｔｚ２１，ｔｚ２２からずれる。そして、入力電圧波形Ｐ２１におけるゼロクロス点を通過するタイミングがずれると、入力電圧波形Ｐ２１のゼロクロス点を通過するタイミングｔｚ２３の後において中点電圧波形Ｐ２３は高電圧に維持される。同様に、タイミングｔｚ２４の後において中点電圧波形Ｐ２３は低電圧に維持される。
【００４５】
この中点電圧の維持を制御装置４０は検知してインバータ１２，２２の一相における入力電圧波形Ｐ２１と、各インバータ１２，２２の一相における入力電流波形Ｐ２２の位相差が少なくなるようにスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ１３，Ｑ１４を制御する。
【００４６】
したがって、上記実施形態によれば第１の実施形態の効果（２）〜（４）に加え、以下の効果を得ることができる。
（５）充電時にスイッチングしない第１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ１１と第２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ１２とバッテリ２の負極との間に接続された中点電圧測定用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２から、第１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ１１と第２のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ１２の中点電圧を測定しても力率改善を図ることができる。
【００４７】
なお、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
○  走行用インバータ１２又は、荷役用インバータ２２のいずれか一方を用いてバッテリ２を充電してもよい。
【００４８】
○  バッテリフォークリフトのように２個の三相モータ（走行用モータ１１及び荷役用モータ２１）を備えた車両に限らず、１個の三相モータ（例えば、走行用モータ）を備えた一般の電気自動車の車載装置に適用してもよい。
【００４９】
○  各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６，Ｑ１１〜Ｑ１６として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）やパワーバイポーラトランジスタを使用してもよい。
○  走行用モータ１１のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１及び荷役用モータ２１のコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２の結線はデルタ結線に限らず、スター結線であってもよい。
【００５０】
○  スコットトランス１３以外のトランスを用いても良い。
○  トランスを介さず、各インバータ１２，２２に直接単相交流電力を入力してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
Ｐ１，Ｐ２１…入力電圧波形、Ｐ３，Ｐ２２…入力電流波形、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４，Ｑ１５，Ｑ１６…スイッチング素子、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２…中点電圧測定用の抵抗、Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２…コイル、１…車載装置、２…バッテリ、１１…走行用モータ、１２…走行用インバータ、１３…スコットトランス、１３ａ，１３ｂ…二次出力、２１…荷役用モータ、２２…荷役用インバータ、４０…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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