DE10319203A1 - Hybrid power supply unit for e.g. electrical vehicle, includes control system measuring and controlling voltage to enable connection to lines carrying inverter current - Google Patents

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Abstract

A system is described for connection of power from two types of source, under control, to a load, e.g. a vehicle motor. The first type of system is typically an energy store such as a battery, storing large quantities of energy and capable of delivering it comparatively steadily over a long interval, e.g. via an inverter to the load. The second is e.g. a capacitor capable of short-term, high-energy delivery when required. A control system detects and adjusts voltages, enabling smooth connection of the power supplies.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL TERRITORY

Die vorliegende Erfindung betrifft ein bevorzugtes Hybridleistungsversorgungssystem, bei dem es sich beispielsweise um eine Antriebsversorgungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, ein elektrisches Konstruktionsfahrzeug und dergleichen handelt.The The present invention relates to a preferred hybrid power supply system, which is, for example, a drive supply device for a Electric vehicle, an electric construction vehicle and the like is.

STAND DER TECHNIKSTATE OF TECHNOLOGY

Bekannte Beispiele von Hybridleistungsversorgungssystemen, die durch Kombination von wenigstens zwei Arten von Energieversorgungseinrichtungen mit unterschiedlichen Charakteristiken aufgebaut sind, sind Leistungsversorgungssysteme, die elektrische Gleichstromleistung über einen Wechselrichter (Gleichstromwandler) an einen Dreiphasenwechselstrommotor liefern, der die Bewegungskraftquelle des Elektrofahrzeugs oder dergleichen darstellt. Eine solche Art von Leistungsversorgungseinrichtung, die hier verwendet wird, ist eine Leistungsversorgungseinrichtung, die im Rahmen dieses Textes als "Energietyp"-Leistungsversorgungseinrichtung bezeichnet wird, die eine große Energiemenge speichert und elektrische Leistung stabil und über lange Perioden zu liefern vermag. Der andere Typ ist eine Leistungsversorgungseinrichtung, die in diesem Text als "Leistungstyp"-Leistungsversorgungseinrichtung bezeichnet wird, die in der Lage ist, große Leistungsmengen in Verbindung mit plötzlichen Laständerungen, wie sie etwa beim Beschleunigen/Abbremsen auftreten, zu liefern und aufzunehmen. Beispiele von Energietyp-Einrichtungen schließen Speicherzellen hoher Kapazität, Brennstoffzellen und Motorantriebsgeneratoren ein, während Beispiele von Leistungstyp-Einrichtungen Kondensatoren, Hybridzellen und dergleichen einschließen.Known Examples of hybrid power supply systems by combination of at least two types of power supply devices different characteristics are built, are power supply systems, the electrical direct current power via an inverter (direct current converter) supply to a three-phase AC motor that is the motive power source of the electric vehicle or the like. Such a kind of power supply equipment used here a power supply facility within the scope of this text as an "energy type" power supply device is referred to as a large Amount of energy is stored and electrical power is stable and long-term Can deliver periods. The other type is a power supply device which is referred to in this text as the "service type" service provider is referred to, which is able to connect large amounts of power with sudden Load changes, as they occur when accelerating / braking and record. Examples of energy type devices include memory cells high capacity, Fuel cells and motor drive generators while examples of power type devices, capacitors, hybrid cells and the like lock in.

Hybridleistungsversorgungssysteme kombinieren Energietyp-Einrichtungen und Leistungstyp-Einrichtung, um die Belastung einer Energietyp-Einrichtung mit Hilfe einer Leistungs-Typeinrichtung gleichmäßig zu machen, die beispielsweise an Lastschwankungen beim Beschleunigen und Abbremsen anpaßt. Die 1 bis 3 zeigen drei Aufbauarten, die herkömmliche bekannte Hybridleistungsversorgungssysteme darstellen.Hybrid power supply systems combine energy type devices and power type devices to make the load on an energy type device even with the help of a power type device that adjusts, for example, to load fluctuations during acceleration and deceleration. The 1 to 3 show three types of structures which represent conventional known hybrid power supply systems.

Das Hybridleistungsversorgungssystem 1, das in 1 gezeigt ist, hat einen ganz primitiven Aufbau, bei dem eine Speicherzelle 2 als typisches Beispiel einer Energietyp-Einrichtung und ein Kondensator 3 als typisches Beispiel einer Leistungstyp-Einrichtung einfach parallel geschaltet sind. Die im wesentlichen feste Spannung der Speicherzelle 2 wird an einen Wechselrichter 4 ausgegeben.The hybrid power supply system 1 , this in 1 has a very primitive structure, in which a memory cell 2 as a typical example of an energy type device and a capacitor 3 are simply connected in parallel as a typical example of a power type device. The essentially fixed voltage of the memory cell 2 is connected to an inverter 4 output.

Bei diesem primitiven Hybridleistungsversorgungssystem 1 wird die Spannung der Speicherzelle 2, so wie sie ist, an den Kondensator 3 angelegt. Somit ist die Schwankungsbreite der Spannung der Speicherzelle 2 klein. Aus diesem Grund kann vom Kondensator 3 an den Wechselrichter 4 nur eine geringe Energiemenge geliefert werden, die dieser kleinen Spannungsschwankungsbreite entspricht. Anders ausgedrückt, die im Kondensator 3 gespeicherte Energiemenge kann nicht wirkungsvoll genutzt werden.With this primitive hybrid power supply system 1 becomes the voltage of the memory cell 2 , as it is, to the capacitor 3 created. Thus, the fluctuation in the voltage of the memory cell 2 small. Because of this, the capacitor 3 to the inverter 4 only a small amount of energy can be supplied that corresponds to this small voltage fluctuation range. In other words, the one in the capacitor 3 stored amount of energy cannot be used effectively.

Bei der zweiten Art von Hybridleistungsversorgungssystem 5, die in 2 gezeigt ist, ist eine Speicherzelle 6 mit den Eingängen eines stromquellenartigen Gleichstromwandlers 7 (DC/DC Converter) verbunden, wobei die Ausgänge des Gleichstromwandlers 7 parallel zu einem Kondensator 8 geschaltet sind. Der Kondensator 8 liefert Energie an den Wechselrichter 4 und wird seinerseits von der Zelle 6 über den stromquellenartigen Gleichstromwandler 7 mit Energie beliefert. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters 4 wird so gesteuert, daß sie im wesentlichen konstant ist. Der in 2 gezeigte zweite Typ von Hybridleistungsversorgungssystem 5 hat den Vorteil, daß ein großes Maß an Freiheit bei der Wahl der Spannung der Speicherzelle 6 besteht. Da jedoch die Spannungsschwankungsbreite der Speicherzelle 6 gering ist, ergibt sich natürlich das Problem, daß die in dem Kondensator 8 gespeicherte Energie nicht effektiv genutzt werden kann. Weil die elektrische Kapazität des Gleichstromwandlers 7 gleich der des Wechselrichters 4 sein muß, ist der Gleichstromwandler 7 groß und mit hohen Kosten behaftet. Ferner fällt der Wirkungsgrad in Verbindung mit dem elektrischen Leistungsverbrauch des Gleichstromwandlers 7, der diese hohe elektrische Kapazität besitzt.In the second type of hybrid power supply system 5 , in the 2 is a memory cell 6 with the inputs of a current source-like DC converter 7 (DC / DC Converter) connected, the outputs of the DC converter 7 parallel to a capacitor 8th are switched. The condenser 8th delivers energy to the inverter 4 and in turn gets from the cell 6 via the current source-type DC converter 7 supplied with energy. The output voltage of the inverter 4 is controlled so that it is substantially constant. The in 2 shown second type of hybrid power supply system 5 has the advantage that a large degree of freedom in the choice of the voltage of the memory cell 6 consists. However, since the voltage fluctuation range of the memory cell 6 is low, of course, there is a problem that in the capacitor 8th stored energy cannot be used effectively. Because the electrical capacity of the DC converter 7 equal to that of the inverter 4 must be is the DC converter 7 large and costly. Furthermore, the efficiency drops in connection with the electrical power consumption of the DC converter 7 who has this high electrical capacity.

Bei dem dritten Typ Hybridleistungsversorgungssystem 9, der in 3 gezeigt ist, ist ein Kondensator 10 mit den Eingängen eines Gleichstromwandlers 11 verbunden, und die Ausgänge des Gleichstromwandlers 11 sind parallel an die Speicherzelle 12 angeschlossen. Die Speicherzelle 12 liefert Energie an den Wechselrichter 4, und der Kondensator 10 führt über den Gleichstromwandler 11 eine steile Energielieferung und -rückgewinnung durch. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters ist im wesentlichen konstant. Der dritte Typ Hybridleistungsversorgungssystem 9 hat den Vorteil, daß sich die Spannung des Kondensators 10 stark ändert und somit die im Kondensator 10 gespeicherte Energie effektiv genutzt werden kann. Da jedoch ein Gleichstromwandler 11 erforderlich ist, der eine elektrische Kapazität gleich der des Wechselrichters 4 aufweist, ist der Gleichstromwandler 11 groß und mit hohen Kosten behaftet. Außerdem fällt der Wirkungsgrad in Verbindung mit dem elektrischen Leistungsverbrauch des Gleichstromwandlers 11, der dieser große elektrische Kapazität besitzt. Außerdem ist infolge des Zeitnachlaufs der elektrischen Leistungswandlung durch den Gleichstromwandler 11 der Beginn der Entladung und Aufnahme eines großen Stroms durch den Kondensator 10 verzögert.In the third type of hybrid power supply system 9 who in 3 is shown is a capacitor 10 with the inputs of a DC converter 11 connected, and the outputs of the DC converter 11 are parallel to the memory cell 12 connected. The memory cell 12 delivers energy to the inverter 4 , and the capacitor 10 leads through the DC converter 11 a steep energy supply and recovery through. The output voltage of the inverter is essentially constant. The third type of hybrid power supply system 9 has the advantage that the voltage of the capacitor 10 changes strongly and thus in the capacitor 10 stored energy can be used effectively. However, since a DC converter 11 an electrical capacity equal to that of the inverter is required 4 has, is the DC converter 11 large and costly. In addition, the efficiency falls in connection with the electrical power consumption of the DC converter 11 who has this large electrical capacity. In addition, in follow the time lag of the electrical power conversion by the DC converter 11 the start of discharge and absorption of a large current through the capacitor 10 delayed.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGEPIPHANY THE INVENTION

Angesichts des Vorangehenden ist es entsprechend einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridleistungsversorgungssystem hoher Effizienz zu schaffen, das es erlaubt, eine Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung wie etwa ein Kondensator effektiv zu nutzen wird und die Bela stung einer Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung wie einer Speicherzelle zu glätten.in view of the foregoing is in accordance with an object of the present Invention, a high efficiency hybrid power supply system to create a power type power supply device such as For example, a capacitor will be used effectively and the load on one Energy type power supply device such as a memory cell to smooth out.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die elektrische Kapazität eines Stromrichters wie etwa eines Gleichstromwandlers weiter zu verringern, der erforderlich ist, um die Eingangsspannung, die dem Wechselrichter eingegeben wird, auf einen Wert innerhalb des Eingangsbereichs des lastseitigen Wechselrichters in dem Hybridleistungsversorgungssystem zu steuern.It is another object of the present invention, the electrical capacity of a converter such as a DC converter, which is required to match the input voltage to the inverter is entered to a value within the input range of the load side inverter in the hybrid power supply system to control.

Das Hybridleistungsversorgungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt: Systemspannungsleitungen, die an eine Last angeschlossen sind, eine Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung, die an die Systemspannungsleitungen angeschlossen ist; eine Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung, die an die Systemspannungsleitungen angeschlossen ist; und Systemspannungssteuermittel, die die Spannung der Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung durch Änderung der Spannung der Systemspannungsleitungen steuert und damit ermöglicht, daß elektrische Leistung von der Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung an die Systemspannungsleitungen abgegeben wird und elektrische Leistung von der Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung von den Systemspannungsleitungen aufgenommen wird.The Hybrid power supply system according to a first embodiment of the present invention includes: System voltage lines connected to a load, one Energy type power supply device connected to the system voltage lines connected; a power type power supply facility, connected to the system power lines; and system voltage control means, which is the voltage of the power type power supply device by change controls the voltage of the system voltage lines and thus enables electrical Power from the power type power device the system voltage lines are delivered and electrical power from the power type power supply device is taken up by the system voltage lines.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ändern die Systemspannungsteuermittel die Systemspannung nach Maßgabe der von der Last benötigten elektrischen Leistung. Beispielsweise verringern die Systemspannungssteuermittel die Systemspannung, wenn elektrische Leistung an die Last zu liefern ist und erhöhen die Systemspannung, wenn elektrische Leistung von der Last zurückgeführt wird.at a preferred embodiment change the System voltage control means the system voltage in accordance with the of the load needed electrical power. For example, the system voltage control means decrease the system voltage when electrical power is to be delivered to the load and increase the system voltage when electrical power is returned from the load.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Systemspannungsteuermittel einen Spannungscontroller mit einer variablen Ausgangsspannung; der Ausgangsanschluß des Spannungscontrollers ist seriell mit der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung verbunden; und ein durch diese Reihenschaltung gebildeter Block ist parallel mit der Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung an die Systemspannungsleitungen angeschlossen.at a preferred embodiment the system voltage control means comprise a voltage controller with a variable output voltage; the output connector of the voltage controller is serially connected to the energy type power supply device; and a block formed by this series connection is parallel to the system voltage lines with the power type power supply device connected.

Ein Spannungsumrichter, dessen Eingang und Ausgang von einander isoliert bzw. potentialgetrennt sind, und der arbeitet, wenn er eine elektrische Leistungszufuhr von einer Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung erhält, kann als der Spannungscontroller eingesetzt werden. Alternativ kann ein Umrichter, dessen Eingang und Ausgang isoliert/nichtisoliert sind, der bei Empfang einer elektrischen Leistungsversorgung von einer zusätzlichen Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung arbeitet, die separat von der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung vorgesehen ist, als der Spannungscontroller verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die den letzteren Umrichter verwendet, gibt es einen Leistungsversorgungsfehlerdetektor, der einen Fehler in der elektrischen Leistungsversorgungskapazität der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung feststellt (zum Beispiel Versagen, fehlerhafte Speicherkapazität). Wenn dieser Detektor einen Fehler in der elektrischen Leistungsversorgungskapazität der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung feststellt, wird die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung, die diesen Fehler besitzt, im wesentlichen nicht benutzt, und die Ausgangsspannung des Spannungscontrollers, der dann unter der elektrischen Leistung von der zusätzlichen Leistungsversorgungseinrichtung arbeitet, wird im wesentlichen direkt an die Systemspannungsleitungen angelegt. Selbst wenn also die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung versagt oder eine fehlerhafte Speicherkapazität besitzt, kann der Betrieb aufgrund der elektrischen Leistung von der zusätzlichen Leistungsversorgungseinrichtung fortgesetzt werden.On Voltage converter, whose input and output are isolated from each other or are electrically isolated, and it works when it has an electrical power supply receives from an energy type power supply device can be used as the voltage controller. Alternatively, a Converter whose input and output are insulated / not insulated, that when receiving an electrical power supply from a additional Energy type power supply device that works separately is provided by the energy type power supply device, be used as the voltage controller. In a preferred one embodiment, using the latter converter there is a power supply fault detector which is an error in the electrical power supply capacity of the power type power supply device ascertains (for example failure, faulty storage capacity). If this detector detects an error in the electrical power supply capacity of the power type power supply device determines, the energy type power supply device, which has this error, essentially not used, and the Output voltage of the voltage controller, which is then under the electrical Power from the additional power supply facility works, is essentially directly to the system voltage lines created. So even if the energy type power supply fails or has a faulty storage capacity, operation may result from the electrical power from the additional power supply device be continued.

Der oben erwähnte reihengeschaltete Block ist als ein Modul ausgebildet, und eine Vielzahl dieser Module kann auch parallel an die Systemspannungsleitungen angeschlossen sein. Durch Wahl der Anzahl von Modulen, kann der gewünschte Wert für die Gesamtstromkapazität des Hybridleistungsversorgungssystems vorgegeben werden.The mentioned above series-connected block is designed as a module, and a Many of these modules can also be connected in parallel to the system voltage lines be connected. By choosing the number of modules, the desired Value for the total current capacity of the hybrid power supply system.

Andere konstruktive Beispiele der Systemspannungssteuermittel, bei denen mehrere Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen selektiv in Serie oder parallel ausgewählt werden können, können ebenfalls eingesetzt werden.Other constructive examples of the system voltage control means in which several energy type power supply facilities can also be selected selectively in series or in parallel be used.

In diesem Zusammenhang werden herkömmlicher Weise in einer Fahrzeugleistungsversorgung und einer Vielfalt anderer Arten elektrischer Schaltungen Kondensatoren mit dem Zweck der Glättung der Spannung der Stromquelle benutzt. Kondensatoren werden auch mit dem gleichen Zweck bei herkömmlichen Hybridleistungsversorgungen eingesetzt, wobei die Spannung der Stromversorgung (Systemspannung) so gesteuert wird, daß sie im wesentlichen konstant ist oder innerhalb eines engen Spannungsbereichs liegt. Durch aktives Variieren der Systemspannung bringt das Hybridleistungsversorgungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der anderen Seite eine große Wiederaufladung und Entladung einer Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung wie eines Kondensators mit sich und beruht daher auf einem neuen Prinzip der Optimierung der Verteilung der Last auf die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung, wie eine Zelle, und eine Leistungstyp-Versorgungseinrichtung wie einen Kondensator.In this regard, capacitors are conventionally used in a vehicle power supply and a variety of other types of electrical circuitry for the purpose of smoothing the voltage of the power source. Capacitors are also used for the same purpose in conventional hybrid power supplies, the voltage of the power supply Supply (system voltage) is controlled so that it is essentially constant or is within a narrow voltage range. On the other hand, by actively varying the system voltage, the hybrid power supply system according to the first embodiment of the present invention involves a large recharge and discharge of a power type power supply device such as a capacitor, and is therefore based on a new principle of optimizing the distribution of the load among the energy type. Power supply device, such as a cell, and a power type supply device, such as a capacitor.

Das Hybridleistungsversorgungssystem gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt: Ausgangsanschlüsse, eine zwischen den Ausgangsanschlüssen angeschlossene Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung, eine Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung, die zwischen den Ausgangsanschlüssen angeschlossen ist, und einen Controller zur Steuerung der Ausgangsspannung der Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung. Die Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung umfaßt eine Vielzahl von Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen und Schaltelementen, und der Ein/Aus-Betrieb der Schaltelemente verursacht, daß die Vielzahl von Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen alternativ in Reihe oder parallel zwischen die Ausgangsanschlüsse geschaltet werden, und eine Ausgangsspannung mit einem Wert befindet, der dem Tastverhältnis der Schaltelemente entspricht, kann an den Ausgangsanschlüssen ausgegeben werden. Der Controller bewirkt den Ein/Aus-Betrieb durch Ansteuern der Schaltelemente der Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung und erhöht/vermindert den Wert der Ausgangsspannung durch Steuerung des Tastverhältnisses der Schaltelemente.The Hybrid power supply system according to another embodiment of the present invention includes: Output terminals, one between the output ports connected serial / parallel DC chopper circuit, a power type power supply device, between the output ports is connected, and a controller to control the output voltage the serial / parallel DC chopper circuit. The serial / parallel DC chopper circuit comprises a variety of energy type power supplies and Switching elements, and the on / off operation of the switching elements causes that the Variety of energy type power supplies alternatively connected in series or in parallel between the output connections be, and an output voltage is located with a value that the duty cycle of the switching elements can be output at the output terminals become. The controller effects the on / off operation by activation of the switching elements of the serial / parallel DC chopper circuit and increases / decreases the value of the output voltage by controlling the duty cycle of the switching elements.

Die Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung kann ferner einen Stromweg zur Rückspeisung elektrischer Energie von den Ausgangsanschlüssen an die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen aufweisen. Demgemäß kann rückgewonnene Energie von der Lastschaltung zu den Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen rückgespeist werden und die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen können unter Verwendung eines Ladegeräts, das an die Ausgangsanschlüsse angeschlossen ist, wieder aufgeladen werden. Ein Aufbau, bei dem eine Vielzahl von Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen mittels eines Stromwegs in Reihe geschaltet ist, kann eingesetzt werden, oder ein Aufbau, bei dem eine Vielzahl von parallelen Stromwegen zum einzelnen Aufladen der Vielzahl von Energietyp-Stromversorgungseinrichtungen vorgesehen ist. Beim letzteren Aufbau ist die Spannung auf der Seite der Ausgangsanschlüsse, die für einen Rückgewinnungsbetrieb und zur Wiederaufladung erforderlich ist, kleiner als die Ausgangsspannung beim ersteren Aufbau. Die Ausgangsanschlußspannung, die zur Rückgewinnung und erneuten Aufladung und ähnlichem nötig ist, kann auch als Ergebnis der Verwendung als Rückgewinnungsbetrieb und Wiederaufladungsverfahren eines Verfahrens verringert werden, bei dem ein Strom veranlaßt wird, durch eine Drossel zu fließen, so daß Energie vorübergehend in dieser gespeichert wird, eine hohe elektromotorische Gegenkraft dann von der Drossel durch Abschalten des Stroms in der Drossel erzeugt wird, und unter der Wirkung dieser elektromotorischen Gegenkraft die in der Drossel gespeicherte Energie zwangsweise in die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung eingespeist wird. Ferner kann mittels eines Verfahrens zur Regelung des Tastverhältnisses beispielsweise unter Verwendung von Schaltelementen und dergleichen die Größe des Stroms für den Rückgewinnungsbetrieb und die Wiederaufladung und dergleichen ebenfalls gesteuert werden.The Serial / parallel DC chopper circuit can also be a current path for regenerative electrical Power from the output ports that have energy type power supplies. Accordingly, recovered energy from the load circuit to the energy type power supply devices fed back and the energy type power supply facilities can using a charger, that to the output connectors connected, can be recharged. A structure where a variety of energy type power supplies a current path is connected in series can be used or a structure in which a plurality of parallel current paths for individually charging the plurality of energy type power supply devices is provided. In the latter setup, the tension is on the side the output connections, the for a recovery plant and required for recharging, less than the output voltage at the former structure. The output terminal voltage used for recovery and recharging and the like is necessary can also be used as a result of use as a recovery operation and recharging process a method of causing a current to be reduced, to flow through a throttle so that energy temporarily a high counter electromotive force is stored in it then from the choke by turning off the current in the choke is generated, and under the action of this counter electromotive force the energy stored in the throttle is forcibly fed into the energy type power supply device is fed. Furthermore, using a control method the duty cycle for example using switching elements and the like the size of the stream for the Recovery operation and the recharge and the like can also be controlled.

Gemäß dem Hybridleistungsversorgungssystem an einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bringt das aktive Variieren der Ausgangsspannung unter Verwendung der Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung eine große Wiederaufladung/Entladung einer Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung wie eines Kondensators mit sich, und als Folge davon ist es möglich, die Verteilung der Last auf eine Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung wie eine Speicherzelle und eine Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung wie einen Kondensator zu optimieren. In diesem Zusammenhang ist die herkömmliche Hybrid-Leistungsversorgung so ausgelegt, daß die Ausgangsspannung (Systemspannung) geregelt wird, um im wesentlichen konstant zu sein oder innerhalb eines engen Spannungsbereichs zu liegen. Andererseits ist das Arbeitsprinzip des Hybridleistungsversorgungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das eine große Wiederaufladung/Entladung einer Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung durch aktives Variieren der Systemspannung mit sich bringt, neu.According to the hybrid power supply system on another embodiment of the present invention involves actively varying the output voltage a large recharge / discharge using the serial / parallel DC chopper circuit a power type power supply device such as a capacitor with itself, and as a result, it is possible to distribute the load to an energy type power supply device such as a memory cell and a power type power supply device such as one Optimize capacitor. In this context, the conventional one Hybrid power supply designed so that the output voltage (system voltage) is regulated to be substantially constant or within of a narrow voltage range. On the other hand, the working principle of the hybrid power supply system according to another embodiment of the present invention, which has a large recharge / discharge a power type power supply device by active Varying the system voltage entails, new.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus eines herkömmlichen Hybridleistungsversorgungssystems zeigt; 1 Fig. 12 is a block diagram showing an example of a construction of a conventional hybrid power supply system;

2 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines anderen Beispiels eines herkömmlichen Hybridleistungsversorgungssystems zeigt; 2 Fig. 12 is a block diagram showing the construction of another example of a conventional hybrid power supply system;

3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau noch eines anderen Beispiels eines herkömmlichen Hybridleistungsversorgungssystems zeigt; 3 Fig. 12 is a block diagram showing the construction of still another example of a conventional hybrid power supply system;

4 zeigt den Aufbau des Hybridleistungsversorgungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 shows the structure of the hybrid power supply system according to a first embodiment of the present invention;

5 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel einer Spannungssteuerung zeigt, die von dem Systemcontroller 25 während des Betriebs eines Motors bei dem in 4 gezeigten Hybridleistungsversorgungssystem 20 ausgeführt wird; 5 Fig. 4 is a flowchart showing an example of voltage control performed by the system controller 25 during the operation of an engine in the 4 shown hybrid power supply system 20 is performed;

6 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel einer Spannungssteuerung zeigt, die von dem Systemcontroller 25 in dem in 4 gezeigten Hybridleistungsversorgungssystem 20 ausgeführt wird, wenn der Motor 40 angehalten ist; 6 Fig. 4 is a flowchart showing an example of voltage control performed by the system controller 25 in the in 4 shown hybrid power supply system 20 is executed when the engine 40 is stopped;

7 zeigt die Übersicht über ein Beispiel der Änderung der Systemspannung Vs über der Zeit als Folge der Spannungssteuerung, die in den 5 und 6 gezeigt ist; 7 shows the overview of an example of the change in the system voltage Vs over time as a result of the voltage control in the 5 and 6 is shown;

8 ist ein Schaltbild des Aufbaus eines Beispiels einer Entlastungsschaltung, die arbeitet, wenn die Eingangsschaltung des Spannungscontrollers 23 und die Speicherzelle 22 fehlerhaft sind; 8th Fig. 4 is a circuit diagram of the construction of an example of a relief circuit that operates when the input circuit of the voltage controller 23 and the memory cell 22 are faulty;

9 ist ein Schaltbild des Aufbaus eines anderen Beispiels der Eingangsschaltung des Spannungscontrollers 23; 9 Fig. 10 is a circuit diagram of the construction of another example of the input circuit of the voltage controller 23 ;

10 ist ein Schaltbild, das den Aufbau eines Beispiels zeigt, das dazu dient zu ermöglichen, daß die Systemspannung Vs durch Schalten von Speicherzellen-Verbindungen variiert wird; 10 Fig. 11 is a circuit diagram showing the construction of an example that serves to enable the system voltage Vs to be varied by switching memory cell connections;

11 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Beispiels zeigt, welches ein Zellenmodul 70 verwendet, in welchem eine Speicherzelle 71 und ein Spannungscontroller 72 in Reihe geschaltet sind; 11 Fig. 12 is a block diagram showing the construction of an example which is a cell module 70 used in which a memory cell 71 and a voltage controller 72 are connected in series;

12 ist ein Schaltbild, das den Aufbau eines Hybridleistungsversorgungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 12 Fig. 12 is a circuit diagram showing the construction of a hybrid power supply system according to another embodiment of the present invention;

13 ist ein Schaltbild, das einen Zustand zeigt, bei dem Speicherzellen in dem Zellenmodul des Systems von 12 in Reihe geschaltet sind; 13 FIG. 11 is a circuit diagram showing a state in which memory cells in the cell module of the system of FIG 12 are connected in series;

14 ist ein Schaltbild, das einen Zustand zeigt, bei dem die Speicherzellen in dem Zellenmodul des Systems von 12 parallel geschaltet sind; 14 FIG. 12 is a circuit diagram showing a state in which the memory cells in the cell module of the system of FIG 12 are connected in parallel;

15 ist ein Blockdiagramm eines modifizierten Beispiels des Hybridleistungsversorgungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 15 FIG. 12 is a block diagram of a modified example of the hybrid power supply system according to another embodiment of the present invention;

16 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes modifiziertes Beispiel des Hybridleistungsversor gungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 16 FIG. 12 is a block diagram showing another modified example of the hybrid power supply system according to another embodiment of the present invention;

17 ist ein Blockdiagramm, das noch ein anderes modifiziertes Beispiel des Hybridleistungsversorgungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 17 FIG. 12 is a block diagram showing yet another modified example of the hybrid power supply system according to another embodiment of the present invention;

18 ist ein Blockdiagramm, das noch ein anderes modifiziertes Beispiel des Hybridleistungsversorgungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt; 18 FIG. 12 is a block diagram showing yet another modified example of the hybrid power supply system according to another embodiment of the invention;

19 ist ein Blockdiagramm, das noch ein anderes modifiziertes Beispiel des Hybridleistungsversorgungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und 19 FIG. 12 is a block diagram showing yet another modified example of the hybrid power supply system according to another embodiment of the present invention; and

20 ist ein Blockdiagramm, das noch ein anderes modifiziertes Beispiel des Hybridleistungsversorgungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 20 FIG. 12 is a block diagram showing yet another modified example of the hybrid power supply system according to another embodiment of the present invention.

BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGBEST ART FOR EXECUTION THE INVENTION

4 zeigt den Aufbau des Hybridleistungsversorgungssystems 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 shows the structure of the hybrid power supply system 20 according to a first embodiment of the present invention.

Das Hybridleistungsversorgungssystem 20 wird dazu verwendet, elektrische Gleichstromleistung über einen Wechselrichter (DC Converter) 30 an einen Dreiphasen-Wechselstrommotor 40 zu liefern, der die Bewegungskraftquelle beispielsweise eines Elektrofahrzeugs, eines elektrischen Konstruktionsfahrzeugs und dergleichen darstellt.The hybrid power supply system 20 is used to supply electrical DC power via an inverter (DC converter) 30 to a three-phase AC motor 40 to provide that represents the motive power source of, for example, an electric vehicle, an electric construction vehicle, and the like.

Wie in 4 gezeigt, sind bei dem Hybridleistungsversorgungssystem 20 eine Speicherzelle 22 hoher Kapazität als typisches Beispiel einer Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung und der Ausgangsanschluß eines Spannungscontrollers 23 in Reihe geschaltet und zwischen Systemspannungsleitungen 26 und 27 geschaltet. Außerdem ist ein Kondensator 21, der ein typisches Beispiel einer Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung darstellt, parallel zu dem oben beschriebenen in Reihe geschalteten Block aus der Speicherzelle 22 und dem Spannungscontroller 23 zwischen die Systemspannungsleitungen 26 und 27 geschaltet. Die Systemspannungsleitungen 26 und 27 sind mit den Eingangsanschlüssen des Wechselrichters 30 verbunden.As in 4 are shown in the hybrid power supply system 20 a memory cell 22 high capacity as a typical example of an energy type power supply device and the output terminal of a voltage controller 23 connected in series and between system voltage lines 26 and 27 connected. There is also a capacitor 21 , which is a typical example of a power type power supply device, in parallel with the series block described above from the memory cell 22 and the voltage controller 23 between the system voltage lines 26 and 27 connected. The system voltage lines 26 and 27 are connected to the input connections of the inverter 30 connected.

Der Wechselrichter 30 ist eine Gleichstrom/Wechselstromwandlerschaltung eines Typs mit einem weiten Eingangsspannungsbereich, der den variablen Bereich der Systemspannung Vs einschließt, der unten beschrieben wird, und der erlaubt, die gewünschte Spannung und Strom für den Motor 40 unabhängig vom Wert der Eingangsspannung innerhalb dieses Bereichs zu erhalten.The inverter 30 is a DC / AC converter circuit of a type with a wide input voltage range, which includes the variable range of system voltage Vs described below, and which allows the desired voltage and current for the motor 40 regardless of the value of the input voltage within this range.

Der Spannungscontroller 23 ist beispielsweise ein Gleichstromwandler (DC/DC-Konverter), der erlaubt, daß diese Ausgangsspannung beliebig innerhalb eines vorbestimmten variablen Bereichs gesteuert wird (die Eingangsanschlüsse sind in 4 weggelassen). Die Ausgangsspannung des Spannungscontrollers 23 wird von einem Steuersignal 28 gesteuert, welches von dem Systemcontroller 25 an den Spannungscontroller 23 angelegt wird. Der Systemcontroller 25 nimmt ein Spannung/Strommeßsignal 29 von einem Spannung/Stromdetektor 24 zur Messung der Systemspannung Vs (das heißt der Ausgangsspannung des Leistungsversorgungssystems 20), die zwischen den Systemspannungsleitungen 26 und 27 herrscht, und eines Ausgangsstroms Io dieses Leistungsversorgungssystems 20 zusammen mit einem Betriebssignal auf, das den Betriebszustand der Last repräsentiert (der Inverter 30 und der Motor 40), welches von einer nicht gezeigten externen Schaltung eingegeben wird (zum Beispiel ein Signal, das ausdrückt, ob der Motor 40 arbeitet oder angehalten ist, ob der Motor 40 im Motorbetrieb oder im Generatorbetrieb arbeitet, und die Größe der elektrischen Leistung P ausdrückt, die der Inverter 30 benötigt), und der Systemcontroller 25 steuert auf dieses Weise die Ausgangsspannung des Spannungscontrollers 23 auf der Basis dieser Eingangssignale.The voltage controller 23 is, for example, a direct current converter (DC / DC converter) which allows this output voltage to be controlled arbitrarily within a predetermined variable range (the input connections are in 4 ) Omitted. The output voltage of the voltage controller 23 is from a control signal 28 controlled which by the system controller 25 to the voltage controller 23 is created. The system controller 25 takes a voltage / current measurement signal 29 from a voltage / current detector 24 for measuring the system voltage Vs (i.e. the output voltage of the power supply system 20 ) between the system voltage lines 26 and 27 prevails, and an output current Io of this power supply system 20 together with an operating signal that represents the operating state of the load (the inverter 30 and the engine 40 ), which is input from an external circuit, not shown (for example, a signal that expresses whether the motor 40 is working or stopped, whether the engine 40 works in motor mode or in generator mode, and expresses the size of the electrical power P, which the inverter 30 required), and the system controller 25 controls the output voltage of the voltage controller in this way 23 based on these input signals.

Bei einem solchen Aufbau ist die Systemspannung (Ausgangsspannung) Vs eine Spannung, die entsteht durch Addieren der Ausgangsspannung Vb der Speicherzelle 22 und der Ausgangsspannung Vv des Spannungscontrollers 23. Die Ausgangsspannung Vb der Speicherzelle 22 ist im wesentlichen konstant, aber die Ausgangsspannung Vv des Spannungscontrollers 23 kann beliebig variiert werden. Somit ist auch die Systemspannung Vs innerhalb einer Variationsbreite variabel, die im wesentlichen gleich der Variationsbreite der Ausgangsspannung Vv des Spannungscontrollers 23 ist. Diese variable Systemspannung (Ausgangsspannung) Vs ist zugleich die Spannung über dem Kondensator 21. Daher kann der Kondensator 21 Energie an den Wechselrichter 30 abgeben und Energie von dem Wechselrichter 30 in einer Menge aufnehmen, die der Variationsbreite der Systemspannung Vs entspricht.With such a structure, the system voltage (output voltage) Vs is a voltage that arises by adding the output voltage Vb of the memory cell 22 and the output voltage Vv of the voltage controller 23 , The output voltage Vb of the memory cell 22 is essentially constant, but the output voltage Vv of the voltage controller 23 can be varied as required. The system voltage Vs is thus also variable within a range of variation which is substantially equal to the range of variation of the output voltage Vv of the voltage controller 23 is. This variable system voltage (output voltage) Vs is also the voltage across the capacitor 21 , Therefore, the capacitor 21 Energy to the inverter 30 give off and energy from the inverter 30 in an amount that corresponds to the range of variation of the system voltage Vs.

Es soll nun ein einfaches Beispiel mit numerischen Werten beschrieben werden. Es wird angenommen, daß die Ausgangsspannung Vb der Speicherzelle 22 auf beispielsweise im wesentlichen 200 V fixiert ist. Es wird ferner angenommen, daß die Ausgangsspannung Vv des Spannungscontrollers 23 beispielsweise innerhalb des Bereichs von 0 V bis 200 V variabel ist. Die Systemspannung Vs kann somit innerhalb des Bereichs von 200 V bis 400 V variiert werden. Wenn daher die statische Kapazität des Kondensators 21 mit C bezeichnet wird, betragen die maximale Energie Qmax, die der Kondensator 21 speichern kann, und die Energie Qc, die der Kondensator 21 entsprechend der Spannungssteuerung durch den Spannungscontroller 23 abgeben und aufnehmen kann: Qmax = 1/2×C×4002, bzw. Qc = 1/2×C×(4002–2002) A simple example with numerical values will now be described. It is assumed that the output voltage Vb of the memory cell 22 is fixed at, for example, essentially 200 V. It is also assumed that the output voltage Vv of the voltage controller 23 for example, is variable within the range of 0 V to 200 V. The system voltage Vs can thus be varied within the range from 200 V to 400 V. Therefore, if the static capacitance of the capacitor 21 denoted by C, the maximum energy Qmax that the capacitor 21 can store, and the energy Qc that the capacitor 21 according to the voltage control by the voltage controller 23 can deliver and take up: Qmax = 1/2 × C × 400 2 , or Qc = 1/2 × C × (400 2 -200 2 )

Bei diesem einfachen Beispiel erreicht die Energie Qc, die als Folge einer Entladung oder Aufladung des Kondensators 21 benutzt werden kann, 75% der maximalen Energie Qmax, die im Kondensator 21 gespeichert werden kann. Wie man aus dem obigen Beispiel (das nicht wirklich so einfach ist) ersieht, wird mit dem in 4 gezeigten Hybridleistungsversorgungssystem 20 der Vorteil erreicht, daß der Nutzungsgrad der Kapazität 21 extrem hoch ist.In this simple example, the energy reaches Qc as a result of a discharge or charge of the capacitor 21 can be used 75% of the maximum energy Qmax that is in the capacitor 21 can be saved. As you can see from the example above (which is not really that simple), the in 4 shown hybrid power supply system 20 the advantage is that the degree of utilization of the capacity 21 is extremely high.

Damit dieser Vorteil entsteht, kann die Spannungssteuerung des Spannungscontrollers 23 beispielsweise wie folgt durchgeführt werden. Wenn ein großer Betrag elektrischer Leistung zur Speisung des Motors 40 an den Motor 40 geliefert werden muß, fällt die Spannung Vv des Spannungscontrollers 23. Als Folge davon fällt die Systemspannung Vs (die Spannung des Kondensators 21), und als Ergebnis dieses Spannungsabfalls wird die im Kondensator 21 verbliebene Energie Qc aus dem Kondensator 21 entnommen und dem Wechselrichter 30 geliefert. Wenn eine große Menge elektrischer Leistung von dem Motor 40 im Generatorbetrieb des Motors 40 zurückgespeist werden muß, wird die Spannung Vv des Spannungscontrollers 23 angehoben. Als Ergebnis nimmt die Systemspannung Vs (die Spannung des Kondensators 21) zu, und als Folge dieses Spannungsanstiegs wird die im Kondensator 21 fehlende Energie Qc vom Wechselrichter 30 zum Kondensator 21 zurückgespeist.To achieve this advantage, the voltage control of the voltage controller can 23 for example as follows. When a large amount of electrical power is used to power the motor 40 to the engine 40 must be supplied, the voltage Vv of the voltage controller drops 23 , As a result, the system voltage Vs (the voltage of the capacitor 21 ), and as a result of this voltage drop, that in the capacitor 21 remaining energy Qc from the capacitor 21 removed and the inverter 30 delivered. If a large amount of electrical power from the motor 40 in generator operation of the engine 40 must be fed back, the voltage Vv of the voltage controller 23 raised. As a result, the system voltage Vs (the voltage of the capacitor 21 ) too, and as a result of this voltage rise, that in the capacitor 21 missing energy Qc from the inverter 30 to the capacitor 21 fed back.

Durch Erhöhen/Absenken der Systemspannung Vs (der Spannung des Kondensators 21) auf diese Weise nach Maßgabe der Größe der für den Wechselrichter 30 erforderlichen elektrischen Leistung, wird der Strom Ic des Kondensators 21 deutlich geändert, wodurch eine große Menge elektrischer Leistung von dem Kondensator 21 an den Wechselrichter 30 geliefert werden kann, oder umgekehrt vom Wechselrichter 30 zu dem Kondensator 21 zurückgespeist werden kann. Demzufolge schwankt der Ausgangsstrom Ib (Ausgangsleistung) der Speicherzelle 22 nicht stark, und somit ist die Belastung der Speicherzelle 22 geglättet und idealerweise wird der Mittelwert der erheblich schwankenden Last, die für den Wechselrichter 30 erforderlich ist, ausgegeben.By increasing / decreasing the system voltage Vs (the voltage of the capacitor 21 ) in this way according to the size of the inverter 30 required electrical power, the current Ic of the capacitor 21 changed significantly, causing a large amount of electrical power from the capacitor 21 to the inverter 30 can be supplied, or vice versa by the inverter 30 to the capacitor 21 can be fed back. As a result, the output current Ib (output power) of the memory cell fluctuates 22 not strong, and so is the load on the memory cell 22 smoothed and ideally the average of the significantly fluctuating load that is for the inverter 30 is spent.

Da gemäß dem Hybridleistungsversorgungssystem 20, das in 4 gezeigt ist, ferner der Kondensator 21 mit dem Wechselrichter 30 ohne Zwischenschaltung eines Gleichstromwandlers verbunden ist, existiert das Problem, daß eine Antwortverzögerung auftritt, verursacht durch Zwischenschaltung eines Gleichstromwandlers, wie es beim herkömmlichen System 9, das in 3 gezeigt ist, der Fall ist, nicht. Zusätzlich ist die Systemspannung Vs unterteilt in die Spannung Vb der Speicherzelle 22 und die Ausgangsspannung Vv des Spannungscontrollers 23. Daher ist die elektrische Kapazität des Spannungscontrollers 23 geringer als die elektrische Leistung, die dem reihengeschalteten Block aus der Speicherzelle 22 und dem Spannungscontroller 23 geliefert wird, und als Folge der Glättung der Last fließt kein großer Strom, was bedeutet, daß diese elektrische Kapazität viel kleiner als die elektrische Kapazität des Wechselrichters 30 ist. Aus diesem Grund ist die Abnahme des Wirkungsgrads, die aus der Größe, den Kosten und dem elektrischen Leistungsverbrauch des Spannungscontrollers 23 herrührt, kleiner als diejenige des Gleichstromwandlers bei den beiden herkömmlichen Systemen 5 und 9, die in 2 bzw. 3 gezeigt sind.Because according to the hybrid power supply system 20 , this in 4 is shown, also the Kon capacitor 21 with the inverter 30 is connected without the interposition of a DC converter, there is a problem that a response delay occurs caused by the interposition of a DC converter as in the conventional system 9 , this in 3 is shown, the case is not. In addition, the system voltage Vs is divided into the voltage Vb of the memory cell 22 and the output voltage Vv of the voltage controller 23 , Therefore, the electrical capacity of the voltage controller 23 less than the electrical power that the series-connected block from the memory cell 22 and the voltage controller 23 is supplied, and as a result of the smoothing of the load, no large current flows, which means that this electrical capacity is much smaller than the electrical capacity of the inverter 30 is. For this reason, the decrease in efficiency is due to the size, cost and electrical power consumption of the voltage controller 23 is smaller than that of the DC converter in the two conventional systems 5 and 9 , in the 2 respectively. 3 are shown.

Die 5 und 6 zeigen Beispiele des Spannungssteuerungsbetriebs des Systemcontrollers 25 in dem Hybridleistungsversorgungssystem 20, das in 4 gezeigt ist. 5 zeigt ein Beispiel einer Spannungssteuerung, die während des Betriebs des Motors 40 ausgeführt wird. 6 zeigt ein Beispiel einer Spannungssteuerung, die ausgeführt wird, wenn der Motor stillsteht.The 5 and 6 show examples of the voltage control operation of the system controller 25 in the hybrid power supply system 20 , this in 4 is shown. 5 shows an example of a voltage control during the operation of the motor 40 is performed. 6 shows an example of a voltage control that is executed when the engine is stopped.

Wie in 5 gezeigt, regelt der Systemcontroller 25 die Spannung Vv des Spannungscontrollers 23 (Schritte S1, S2, S3 und S4), um einem Anstieg der Systemspannung Vs (=Vb+Vv) über eine vorbestimmte Maximalspannung Vmax und einem Abfall dieser Spannung unterhalb eines vorbe stimmten Minimalwerts Vmin entgegenzuwirken. Da ein Zustand angenommen wird, bei dem es nicht möglich ist, die Belastung der Speicherzelle 22 (nicht steuerbar) gleichmäßig zu machen, wird die von dem Wechselrichter 30 benötigte elektrische Leistung bei dieser Regelung von der Speicherzelle 22 geliefert oder, anders herum, die vom Wechselrichter 30 zurückgespeiste elektrische Leistung wird von der Speicherzelle 22 aufgenommen. Die maximale Spannung Vmax und die minimale Spannung Vmin für die Systemspannung Vs sind dabei beispielweise ein Maximalwert und ein Minimalwert in einem Schwankungsbereich, der für die Anwendung als angemessen angesehen wird, innerhalb des Schwankungsbereichs der Systemspannung Vs, die über die Steuerung der Spannung Vv des Spannungscontrollers 23 variiert werden kann.As in 5 shown, the system controller regulates 25 the voltage Vv of the voltage controller 23 (Steps S1, S2, S3 and S4) to counteract an increase in the system voltage Vs (= Vb + Vv) above a predetermined maximum voltage Vmax and a drop in this voltage below a predetermined minimum value Vmin. Since a state is assumed in which it is not possible, the load on the memory cell 22 To make (not controllable) even, that of the inverter 30 required electrical power in this control from the memory cell 22 delivered or, conversely, by the inverter 30 electrical power is returned from the storage cell 22 added. The maximum voltage Vmax and the minimum voltage Vmin for the system voltage Vs are, for example, a maximum value and a minimum value in a fluctuation range, which is considered appropriate for the application, within the fluctuation range of the system voltage Vs, which is controlled by the voltage Vv of the voltage controller 23 can be varied.

Die Systemspannung Vs wird somit in einem Bereich zwischen der vorbestimmten maximalen Spannung Vmax und der minimalen Spannung Vmin gesteuert, wie oben beschrieben, und der Systemcontroller 25 beurteilt auch auf der Basis des oben beschriebenen Betriebssignals und dergleichen, ob der Betriebszustand des Motors 40 der Motorbetrieb oder der Generatorbetrieb ist (S5). Während des Motorbetriebs reduziert der Systemcontroller 25 dann die Spannung Vv des Spannungscontrollers 23, um elektrische Leistung vom Kondensator 21 and den Wechselrichter 30 zu liefern (S6). Die Abfallrate (oder der Abfallbetrag) V– der Spannung Vv wird dabei beispielsweise als eine vorbestimmte Funktion F(P) der vom Wechselrichter 30 benötigten elektrischen Leistung P ermittelt. Während des Generatorbetriebs absorbiert andererseits der Systemcontroller 25 elektrische Leistung vom Wechselrichter 30 zum Kondensator 21 (S7) durch Anheben der Spannung Vv des Spannungscontrollers 23. Die Anstiegsrate (oder der Anstiegsbetrag) V+ der Spannung Vv wird dabei beispielsweise als eine vorbestimmte Funktion G(P) der vom Wechselrichter 30 benötigten elektrischen Leistung P ermittelt. Durch Steuerung ist eine Implementierung möglich, bei der die Speicherzelle 22 kontinuierlich eine feste Spannung ausgibt und das Ausmaß der Schwankung der Last des Wechselrichters 30 vom Kondensator 21 übernommen wird.The system voltage Vs is thus controlled in a range between the predetermined maximum voltage Vmax and the minimum voltage Vmin, as described above, and the system controller 25 also judges whether the operating state of the engine based on the above-described operating signal and the like 40 is engine operation or generator operation (S5). The system controller reduces during engine operation 25 then the voltage Vv of the voltage controller 23 to get electrical power from the capacitor 21 and the inverter 30 to be delivered (S6). The drop rate (or the drop amount) V - of the voltage Vv is, for example, a predetermined function F (P) of the inverter 30 required electrical power P determined. On the other hand, the system controller absorbs during generator operation 25 electrical power from the inverter 30 to the capacitor 21 (S7) by raising the voltage Vv of the voltage controller 23 , The rate of increase (or the amount of increase) V + of the voltage Vv is, for example, a predetermined function G (P) of the inverter 30 required electrical power P determined. An implementation is possible through control in which the memory cell 22 continuously outputs a fixed voltage and the extent of the fluctuation in the load of the inverter 30 from the capacitor 21 is taken over.

Wenn der Motor 40 angehalten ist, vergleicht, wie in 6 gezeigt, der Systemcontroller 25 die Systemspannung Vs und die vorbestimmte geeignete Spannung Vave (S10). Die geeignete Spannung Vave für die Systemspannung Vs ist dabei beispielsweise eine Spannung, die den Übergang sowohl zum Motorbetrieb als auch zum Generatorbetrieb erleichtert und ist ein Systemspannungswert, der einem Mittelwert des Schwankungsbereichs des Systemspannung Vs entspricht, welcher von der Steuerung der Spannung Vv herrührt, oder ein Systemspannungswert, der einem Mittelwert des Schwankungsbereichs für die gespeicherte Energie des Kondensators 21 entspricht, welcher dem Schwankungsbereichs der Systemspannung Vs entspricht.If the engine 40 stopped, compares as in 6 shown the system controller 25 the system voltage Vs and the predetermined appropriate voltage Vave (S10). The suitable voltage Vave for the system voltage Vs is, for example, a voltage that facilitates the transition to both engine operation and generator operation and is a system voltage value that corresponds to an average value of the fluctuation range of the system voltage Vs, which results from the control of the voltage Vv, or a system voltage value that is an average of the fluctuation range for the stored energy of the capacitor 21 which corresponds to the fluctuation range of the system voltage Vs.

Als Ergebnis des obigen Vergleichs hebt, wenn die Systemspannung Vs niedriger als die geeignete Spannung Vave ist, der Systemcontroller 25 die Spannung Vv des Spannungscontrollers 23 an, so daß der Kondensator 21 entsprechend von der Speicherzelle 22 geladen wird derart, daß die Systemspannung Vs sich der geeigneten Vave annähert (S11). Dabei wird die Anstiegsrate (oder der Anstiegsbetrag) der Spannung Vv so gesteuert, daß der Strom Ib der Speicherzelle einen vorbestimmten kleinen Wert annimmt, der im Hinblick auf die Eigenschaften der Speicherzelle 22 angemessen ist.As a result of the above comparison, when the system voltage Vs is lower than the appropriate voltage Vave, the system controller lifts 25 the voltage Vv of the voltage controller 23 so that the capacitor 21 accordingly from the memory cell 22 is loaded such that the system voltage Vs approaches the appropriate Vave (S11). At this time, the rate of increase (or amount of increase) of the voltage Vv is controlled so that the current Ib of the memory cell takes a predetermined small value which is in view of the characteristics of the memory cell 22 is appropriate.

Andererseits prüft der Systemcontroller 25 als Folge des obigen Vergleichs des Schritts S10, wenn die Systemspannung Vs höher als die geeignete Spannung Vave ist, den Entladungszustand der Speicherzelle 22 unter Verwendung einer allgemein bekannten Prüfmethode und so weiter (S12), und berechneten den geeigneten Ladestrom Ix für die Speicherzelle 32 (S13) nach Maßgabe dieses Entladungszustands, beispielsweise unter Verwendung einer vorab vorbereiteten Nachschlagetabelle oder dergleichen. Danach senkt der Systemcontroller 25 die Spannung Vv des Spannungscontrollers 23, wodurch die verbliebene Ladung vom Kondensator 21 zur Wiederaufladung der Speicherzelle 22 abgeführt wird (S14). Dabei wird die Abfallrate (oder der Abfallbetrag) der Spannung Vv so gesteuert, daß der Wiederaufladungsstrom Ib für die Speicherzelle 22 dem geeigneten Wert Ix gleicht, wie er im Schritt S13 bestimmt wurde.On the other hand, the system controller checks 25 as a result of the above comparison of step S10, when the system voltage Vs is higher than the appropriate voltage Vave, the discharge state of the memory cell 22 using a well-known test method and so on (S12), and calculated the appropriate charging current Ix for the memory cell 32 (S13) in accordance with this discharge state, for example using a pre-prepared look-up table or the like. The system controller then lowers 25 the voltage Vv of the voltage controller 23 , causing the remaining charge from the capacitor 21 to recharge the memory cell 22 is discharged (S14). At this time, the falling rate (or the falling amount) of the voltage Vv is controlled so that the recharge current Ib for the memory cell 22 is equal to the appropriate value Ix as determined in step S13.

7 zeigt als Übersicht ein Beispiel der Änderung der Systemspannung Vs über der Zeit als Folge der in den 5 und 6 gezeigten Spannungssteuerung. 7 shows an overview of an example of the change in system voltage Vs over time as a result of that in the 5 and 6 shown voltage control.

Die Punkt-Strich-Linie in 7 bezeichnet die elektrische Leistung P, die vom Wechselrichter 30 benötigt wird. Das positive Intervall (t0 bis t1) der elektrischen Leistung P ist das Intervall, in welchem der Motor 40 im Motorbetrieb ist, während das negative Intervall (t1 bis t2) der elektrischen Leistung P das Intervall ist, in welchem der Motor 40 im Generatorbetrieb ist. Das Null-Intervall (t2 und danach) der elektrischen Leistung P ist das Intervall, in welchem der Motor 40 stillsteht.The dot-dash line in 7 denotes the electrical power P from the inverter 30 is needed. The positive interval (t0 to t1) of the electric power P is the interval in which the motor 40 is in engine operation, while the negative interval (t1 to t2) of the electrical power P is the interval in which the engine 40 is in generator mode. The zero interval (t2 and after) of electrical power P is the interval in which the motor 40 stationary.

Wie in 7 gezeigt wird beispielsweise im Motorbetriebsintervall (t0 bis t1) die Systemspannung Vs mit einer Abfallrate verringert, die der Größe der elektrischen Leistung P entspricht, welche an den Wechselrichter 30 geliefert wird. Die elektrische Leistung wird demgemäß vom Kondensator 21 entnommen und dem Wechselrichter 30 zugeführt. Im Generatorbetriebsintervall (t1 bis t2) wird die Systemspannung Vs beispielsweise mit einer Anstiegsrate angehoben, die der Größe der elektrischen Leistung P entspricht, die vom Wechselrichter 30 zurückgespeist wird. Die vom Wechselrichter 30 zurückgespeiste elektrische Leistung wird dann entsprechend vom Kondensator 21 aufgenommen.As in 7 shown, for example, in the motor operating interval (t0 to t1), the system voltage Vs is reduced with a drop rate that corresponds to the size of the electrical power P that is supplied to the inverter 30 is delivered. The electrical power is accordingly from the capacitor 21 removed and the inverter 30 fed. In the generator operating interval (t1 to t2), the system voltage Vs is raised, for example, with an increase rate that corresponds to the size of the electrical power P that is generated by the inverter 30 is fed back. The one from the inverter 30 electrical power that is fed back is then correspondingly from the capacitor 21 added.

Im Motorstoppintervall (t2 und danach), wenn, wie gezeigt, die Systemspannung Vs höher ist als die geeignete Spannung Vave, wird die Systemspannung Vs veranlaßt, in Richtung auf die geeignete Spannung Vave zu fallen. Als Folge davon lädt der Kondensator 21 die Speicherzelle 22 wieder auf. Obwohl nicht dargestellt, wird, wenn die Systemspannung Vs niedriger als die geeignete Spannung Vave ist, die Systemspannung Vs veranlaßt, in Richtung auf die geeignete Spannung Vave zu steigen. Als Folge lädt die Speicherzelle 22 den Kondensator 21 wieder auf.In the engine stop interval (t2 and after), as shown, when the system voltage Vs is higher than the appropriate voltage Vave, the system voltage Vs is caused to drop toward the appropriate voltage Vave. As a result, the capacitor charges 21 the memory cell 22 back on. Although not shown, when the system voltage Vs is lower than the appropriate voltage Vave, the system voltage Vs is caused to rise toward the appropriate voltage Vave. As a result, the memory cell loads 22 the capacitor 21 back on.

Die 8 und 9 zeigen zwei Arten von Konfigurationsbeispielen für die Eingangsschaltung des Spannungscontrollers 23 in dem Hybridleistungsversorgungssystem 20, das in 4 gezeigt ist. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel ist der Spannungscontroller 23 ein Gleichstromwandler, mit dessen Eingangsanschluß eine Hilfsspeicherzelle 51 verbunden ist, und der unter der elektrischen Leistung dieser Hilfszelle 51 arbeitet. Die Hilfszelle 51 kann eine kleinere Kapazität als die Speicherzelle 22 (Hauptzelle) aufweisen, die die Hauptstromversorgung zur Lieferung elektrischer Leistung an den Wechselrichter 30 darstellt. Die Ausgangsspannung der Hilfszelle 51 (das heißt die Eingangsspan nung des Spannungscontrollers 23) kann den höchsten Wert des Schwankungsbereichs der Ausgangsspannung des Spannungscontrollers 23 übersteigen oder darunter liegen. Wenn die Ausgangsspannung der Hilfszelle 51 den höchsten Wert der Ausgangsspannung des Spannungscontrollers 23 übersteigt, kann als Spannungscontroller 23 ein Durchbruchsspannungs-Gleichstromwandler, etwa eine Durchbruchsspannungs-Gleichstromstellerschaltung, verwendet werden. Andersherum kann in Fällen, wo die Ausgangsspannung der Hilfszelle 51 niedriger als der höchste Wert der Ausgangsspannung des Spannungscontrollers 23 ist, ein Aufwärts-Gleichstromwandler, beispielsweise eine Aufwärts-Gleichstromstellerschaltung, als Spannungscontroller 23 verwendet werden. Im letzteren Fall besitzt der Aufwärts-Gleichstromwandler vorzugsweise auch eine Durchbruchsspannungsfunktion, damit die Ausgangsspannung des Spannungscontrollers 23 soweit wie ein Spannungsbereich niedriger als die Ausgangsspannung der Hilfszelle 51 variiert werden kann.The 8th and 9 show two types of configuration examples for the input circuit of the voltage controller 23 in the hybrid power supply system 20 , this in 4 is shown. At the in 8th The example shown is the voltage controller 23 a DC converter with the input terminal of an auxiliary memory cell 51 is connected, and that under the electrical power of this auxiliary cell 51 is working. The auxiliary cell 51 may have a smaller capacity than the memory cell 22 (Main cell) that have the main power supply for supplying electrical power to the inverter 30 represents. The output voltage of the auxiliary cell 51 (i.e. the input voltage of the voltage controller 23 ) can have the highest value of the fluctuation range of the output voltage of the voltage controller 23 exceed or lie below. If the output voltage of the auxiliary cell 51 the highest value of the output voltage of the voltage controller 23 exceeds can be used as a voltage controller 23 a breakdown voltage to DC converter, such as a breakdown voltage to DC regulator circuit, may be used. The other way around in cases where the output voltage of the auxiliary cell 51 lower than the highest value of the voltage controller output voltage 23 is an up-DC converter, for example an up-DC controller circuit, as a voltage controller 23 be used. In the latter case, the step-up DC converter preferably also has a breakdown voltage function, so that the output voltage of the voltage controller 23 as far as a voltage range lower than the output voltage of the auxiliary cell 51 can be varied.

8 zeigt auch eine Entlastungsschaltung, die arbeitet, wenn die elektrische Leistungsversorgungskapazität der Speicherzelle 22 fehlerhaft ist (während eines Versagens, einer unzureichenden Speicherkapazität und so weiter beispielsweise). 8th also shows a relief circuit that operates when the electrical power supply capacity of the memory cell 22 is faulty (during failure, insufficient storage capacity, and so on, for example).

Anders ausgedrückt, ein Schalter 55 ist zwischen die Anschlüsse der Hauptzelle 22 geschaltet. Der Schalter 55 wird von dem Systemcontroller 25 gesteuert und ist während des normalen Betriebs der Hauptspeicherzelle 22 geöffnet, wie in der Figur dargestellt. Ein zusätzlicher Schalter 57 ist zwischen die Hauptspeicherzelle 22 und die Systemspannungsleitung 26 geschaltet. Dieser Schalter wird ebenfalls von dem Systemcontroller 25 gesteuert und ist beim normalen Betrieb der Hauptspeicherzelle 22 geschlossen, wie in der Figur gezeigt. Der Leistungsversorgungsfehlerdetektor 52 überwacht einen Zustand 53, der die Kapazität der Speicherzelle 22 repräsentiert, um elektrische Leistung wie etwa deren Ausgangsspannung zu liefern, und bei Beurteilung, daß die Speicherzelle 22 von diesem Zustand 53 umgeschaltet hat derart, daß die elektrische Leistungsversorgungskapazität der Speicherzelle 22 nun fehlerhaft ist (infolge einer unzureichenden Ladungskapazität eines Fehlers und dergleichen beispielsweise) gibt der Leistungsversorgungsfehlerdetektor 52 ein Detektorsignal an den Systemcontroller 25. Als Antwort auf dieses Detektorsignal 54 öffnet der Systemcontroller 25 den Schalter 57 und schließt dann den Schalter 55. Da der Schalter 57 geöffnet ist, ist die fehlerhafte Speicherzelle 53 von den Systemspannungsleitungen 26 und 27 getrennt und wird somit nicht mehr für den Betrieb verwendet. Da der Schalter 55 geschlossen ist, ist der Ausgangsanschluß des Spannungscontrollers 23 direkt unter Umgehung der fehlerhaften Speicherzelle 22 mit den Systemspannungsleitungen 26 und 27 verbunden. Nachfolgend steuert der Systemcontroller 25 die Ausgangsspannung des Spannungscontrollers 23 wie durch den Pfeil 28 angezeigt, so daß der Betrieb unter Verwendung der elektrischen Leistung ausgeführt wird, die vom Spannungscontroller 23 ausgeben wird, welcher von der Hilfszelle 51 betrieben wird, ohne die Hauptspeicherzelle 53 zu benutzen. Selbst im Fall, wo die Hauptspeicherzelle 22 nicht mehr verwendet werden kann, kann somit der Betrieb fortgesetzt werden, vorausgesetzt, daß die Kapazität der Hilfszelle 51 anhält.In other words, a switch 55 is between the connections of the main cell 22 connected. The desk 55 is from the system controller 25 controlled and is during normal operation of the main memory cell 22 opened as shown in the figure. An additional switch 57 is between the main memory cell 22 and the system power line 26 connected. This switch is also used by the system controller 25 controlled and is in normal operation of the main memory cell 22 closed as shown in the figure. The power supply fault detector 52 monitors a condition 53 which is the capacity of the memory cell 22 represents to provide electrical power such as its output voltage and when judging that the memory cell 22 from this condition 53 has switched such that the electrical power supply capacity of the memory cell 22 is now faulty (due to insufficient charge capacity of a fault and the like, for example), the power supply fault detector returns 52 a detector signal to the system controller 25 , In response to this detector signal 54 the system controller opens 25 the switch 57 and then closes the switch 55 , Because the switch 57 is open is the faulty memory cell 53 from the system power lines 26 and 27 separated and is therefore no longer used for operation. Because the switch 55 is closed, is the output terminal of the voltage controller 23 directly bypassing the faulty memory cell 22 with the system voltage lines 26 and 27 connected. The system controller then controls 25 the output voltage of the voltage controller 23 like through the arrow 28 is displayed so that the operation is carried out using the electrical power supplied by the voltage controller 23 will output which of the auxiliary cell 51 is operated without the main memory cell 53 to use. Even in the case where the main memory cell 22 can no longer be used, the operation can be continued provided that the capacity of the auxiliary cell 51 stops.

Bei dem in 9 gezeigten Beispiel ist der Spannungscontroller 23 ein Gleichstromwandler, dem von der Hauptzelle 22 über eine Gleichspannungswandlerschaltung 52 eine Treiberspannung zugeführt wird. Bei der Gleichspannungswandlerschaltung 52 sind Eingang und Ausgang potential getrennt. Bei der Gleichspannungswandlerschaltung 52 handelt es sich beispielsweise um einen Wandler mit nachschwingender Drosselspule (ringing choke converter). Wie in den Figuren dargestellt, wird die Gleichspannung der Hauptzelle 22 von einer Oszillatorschaltung 53 zu einer Wechselspannung umgesetzt, diese Wechselspannung wird mittels eines Primär/Sekundär-Trenntransformators 54 zu einer gegenüber der Eingangsseite potentialgetrennten Wechselspannung transformiert und dann ihrerseits mittels eines Gleichrichters 55 zu einer Gleichspannung zur Ausgabe an den Spannungscontroller 23 gleichgerichtet. Wie beschrieben umfaßt bei diesem Beispiel die Leistungswandlerschaltung mit der Gleichspannungswandlerschaltung 52 und dem Spannungscontroller 23 einen Aufbau mit von einander potentialgetrenntem Eingang und Ausgang. Anderseits weist der Spannungscontroller 23 bei dem in 8 gezeigten Aufbau die Hilfszelle 51 als Stromversorgung zusätzlich zur Hauptzelle 22 auf, weshalb er nicht von einer Art zu sein braucht, bei der Eingang und Ausgang potentialgetrennt sind, vielmehr kann hier ein Spannungscontroller ohne Potentialtrennung eingesetzt werden.At the in 9 The example shown is the voltage controller 23 a DC converter, that of the main cell 22 via a DC converter circuit 52 a driver voltage is supplied. In the DC converter circuit 52 input and output are potential separated. In the DC converter circuit 52 it is, for example, a converter with a ringing choke converter. As shown in the figures, the DC voltage of the main cell 22 from an oscillator circuit 53 converted to an alternating voltage, this alternating voltage is generated by means of a primary / secondary isolating transformer 54 transformed to an alternating voltage that is electrically isolated from the input side and then in turn by means of a rectifier 55 to a DC voltage for output to the voltage controller 23 rectified. As described in this example, the power converter circuit includes the DC-DC converter circuit 52 and the voltage controller 23 a structure with input and output isolated from each other. On the other hand, the voltage controller 23 at the in 8th shown construction the auxiliary cell 51 as a power supply in addition to the main cell 22 on why it need not be of a type in which the input and output are electrically isolated, rather a voltage controller without electrical isolation can be used here.

10 einen beispielhaften Aufbau, der dazu dient es zu ermöglichen, die Systemspannung Vs bei dem Hybridleistungsversorgungssystem 20 von 4 ohne Verwendung eines Gleichstromwandlers zu variieren. 10 an exemplary structure that serves to enable the system voltage Vs in the hybrid power supply system 20 of 4 to vary without using a DC converter.

Die in 10 gezeigten Schaltungen 60 kombinieren zwei Speicherzellen 61 und 62 und Schalter 63 und 64 derart, daß durch Schalten der Verbindungszustände der Schalter 63 und 64 die beiden Speicherzellen 61 und 62 gemäß Darstellung in 10A in Reihe geschaltet und gemäß Darstellung in 10B parallel geschaltet werden können. Der Betrieb der Schalter 63 und 64 kann von dem in 4 gezeigten Systemcontroller 25 durchgeführt werden. Was die Anzahl kombinierter Speicherzellen angeht, so sind in 10 zwei gezeigt, es könnten aber drei oder mehr sein. Eine Schaltung, bei der eine einzelne Speicherzellenkombinationsschaltung 60 dieser Art oder mehrere solche Schaltungen in Reihe geschaltet sind, kann bei dem in 4 gezeigten Hybridleistungsversorgungssystem 20 anstelle des reihengeschalteten Blocks verwendet werden, der von der Speicherzelle 22 und dem Spannungscontroller 23 gebildet wird, oder anstelle des Spannungscontrollers 23. Als Ergebnis kann die Systemspannung Vs, wenn auch schrittweise, geändert werden, wodurch die gespeicherte Energie des Kondensators 21 in gleicher Weise wirksamer genutzt werden kann, wie bei dem oben beschriebenen Fall, wo der Spannungscontroller 23 verwendet wird.In the 10 circuits shown 60 combine two memory cells 61 and 62 and switch 63 and 64 such that by switching the connection states of the switches 63 and 64 the two memory cells 61 and 62 as shown in 10A connected in series and as shown in 10B can be connected in parallel. Operation of the switches 63 and 64 can of that in 4 shown system controller 25 be performed. As far as the number of combined memory cells is concerned, in 10 two shown, but it could be three or more. A circuit in which a single memory cell combination circuit 60 this type or several such circuits are connected in series, can in the 4 shown hybrid power supply system 20 instead of the series-connected block used by the memory cell 22 and the voltage controller 23 is formed, or instead of the voltage controller 23 , As a result, the system voltage Vs, albeit gradually, can be changed, reducing the stored energy of the capacitor 21 can be used more effectively in the same way as in the case described above where the voltage controller 23 is used.

11 zeigt ein anderes Aufbaubeispiel, das dazu dient, bei dem in 4 gezeigten Hybridleistungsversorgungssystem die Systemspannung Vs zu variieren. 11 shows another construction example, which is used in the in 4 shown hybrid power supply system to vary the system voltage Vs.

Wie in 11 gezeigt, ist eines oder sind mehrere Zellenmodule 70, 70 zwischen den Systemspannungsleitungen 26 und 27 parallel geschaltet. Die Zellenmodule 70 sind so aufgebaut, daß eine Zelle 71 und der Ausgangsanschluß eines Spannungscontroller 72 in Reihe geschaltet sind, und ist günstiger Weise eine einzelne Einheit oder ein einzelnes Paket. Der Spannungscontroller 72 ist beispielsweise ein Gleichstromwandler, dessen Ausgangsspannung variabel ist, wobei alle Zustände dieser Ausgangsspannung von dem Systemcontroller 25 gesteuert werden. Die Anzahl von Zellenmodulen 70, die parallel geschaltet sind, wird auf der Grundlage der Gesamtstromkapazität des Hybridleistungsversorgungssystems 20 geeignet gewählt. Anders ausgedrückt, je größer die Gesamtkapazität, desto höher ist die Anzahl der parallel geschalteten Zellenmodule 70.As in 11 is shown, one or more cell modules 70 . 70 between the system voltage lines 26 and 27 connected in parallel. The cell modules 70 are constructed so that a cell 71 and the output terminal of a voltage controller 72 are connected in series, and is conveniently a single unit or a single package. The voltage controller 72 is, for example, a DC converter whose output voltage is variable, with all states of this output voltage from the system controller 25 to be controlled. The number of cell modules 70 connected in parallel is based on the total power capacity of the hybrid power supply system 20 suitably chosen. In other words, the larger the total capacity, the higher the number of cell modules connected in parallel 70 ,

Die Treiberleistung für den Spannungscontroller 72 in den Zellenmodulen 70 wird von einer Hilfszelle geliefert (obwohl in 11 nicht dargestellt, kann diese Hilfszelle in den Zellenmodulen 70 oder außerhalb derselben vorgesehen werden), die gesondert von der Speicherzelle 71 vorgesehen ist, wie in 8 gezeigt, oder kann, wie in 9 gezeigt, von der Speicherzelle 71 über eine Spannungswandlerschaltung geliefert werden (obwohl in 11 nicht gezeigt, kann diese Spannungswandlerschaltung innerhalb der Zellenmodule 70 oder außerhalb derselben vorgesehen sein). Im ersteren Fall, dem Hinzufügen der Hilfszelle, können der Spannungsfehlerdetektor und Schalter und dergleichen (in 11 nicht gezeigt) der in 8 gezeigten Entlastungsschaltung, die arbeitet, wenn die Speicherzelle 71 fehlerhaft ist, ebenfalls innerhalb der Zellenmodule 70 vorgesehen sein.The driver power for the voltage controller 72 in the cell modules 70 is supplied by an auxiliary cell (although in 11 not shown, this auxiliary cell can be in the cell modules 70 or provided outside of it) which are separate from the memory cell 71 is provided as in 8th shown, or can, as in 9 shown from the memory cell 71 can be supplied via a voltage converter circuit (although in 11 not shown, this voltage converter circuit can be inside the cell modules 70 or be provided outside of it). In the former case, adding the auxiliary cell, the voltage error detector and switches and the like (in 11 not shown) the in 8th shown relief circuit that works when the memory cell 71 is faulty, also within the cell modules 70 be provided.

Da allgemein eine große Schwankungsbreite bei den Eigenschaften (Impedanz und dergleichen) einzelner Speicherzellen 71 besteht, ergibt sich bei der Parallelschaltung mehrerer Speicherzellen 71 das Problem, daß sich die Last zu einer dieser Speicherzellen neigt, was unerwünscht ist. Da jedoch bei dem in 11 gezeigten Aufbau die Toleranz der Eigenschaften der Speicherzellen 71 ausgeglichen werden kann, indem die Zustände der Spannungscontroller 72 der Zellenmodule 70 geregelt werden und somit die Eigenschaften der Zellenmodulen 70 gleichförmig gemacht werden können, entstehen keine Probleme, wenn mehrere der Zellenmodule 70 parallel geschaltet werden. Durch Wahl der Anzahl der parallel geschalteten Zellenmodule 70 kann die Gesamtkapazität des Hybridleistungsversorgungssystems 20 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.Since there is generally a wide range of fluctuations in the properties (impedance and the like) of individual memory cells 71 exists when several memory cells are connected in parallel 71 the problem that the load tends to one of these memory cells, which is undesirable. However, since the in 11 shown construction the tolerance of the properties of the memory cells 71 can be compensated for by the states of the voltage controller 72 of the cell modules 70 are regulated and thus the properties of the cell modules 70 No problems arise if several of the cell modules are made uniform 70 can be connected in parallel. By selecting the number of cell modules connected in parallel 70 can the total capacity of the hybrid power supply system 20 can be set to a desired value.

12 zeigt den Aufbau eines Hybridleistungsversorgungssystems 80 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Hybridleistungsversorgungssystem 80 kann dazu verwendet werden, einen Gleichstrom über einen Wechselrichter (Gleichstrom/Wechselstromwandler) 100 an einen Dreiphasenwechselstrommotor 110 zu liefern, der beispielsweise die Antriebsquelle eine Elektrofahrzeugs, eines elektrischen Konstruktionsfahrzeugs und dergleichen darstellt. 12 shows the structure of a hybrid power supply system 80 according to another embodiment of the present invention. This hybrid power supply system 80 can be used to supply a direct current via an inverter (direct current / alternating current converter) 100 to a three-phase AC motor 110 to provide, for example, the drive source of an electric vehicle, an electric construction vehicle and the like.

Wie in 12 gezeigt, umfaßt das Hybridleistungsversorgungssystem 80 ein Zellenmodul 81, bei dem es sich um eine Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung handelt. Dieses Zellenmodul 81 hat den Aufbau einer Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung, deren Ausgangsspannung stufenlos variiert werden kann. Die Ausgangsanschlüsse dieses Zellenmoduls 81 sind mit den Systemspannungsleitungen 82 und 83 verbunden, und die Systemspannungsleitungen 82 und 83 sind mit den Eingangsanschlüssen des Wechselrichters 100 verbunden. Außerdem ist ein Kondensatormodul 84, bei dem es sich um eine Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung handelt, zwischen die Systemspannungsleitungen 82 und 83 parallel mit dem Zellenmodul 81 geschaltet. Ferner ist ein Systemcontroller 85 mit dem Zellenmodul 81 verbunden und steuert die Ausgangsspannung des Zellenmoduls 81 und damit die Ausgangsspannung des Hybridleistungsversorgungssystems 80.As in 12 shown includes the hybrid power supply system 80 a cell module 81 , which is an energy type power supply device. This cell module 81 has the construction of a serial / parallel DC chopper circuit, the output voltage of which can be varied continuously. The output connections of this cell module 81 are with the system power lines 82 and 83 connected, and the system power lines 82 and 83 are connected to the input connections of the inverter 100 connected. There is also a capacitor module 84 , which is a power type power supply device, between the system voltage lines 82 and 83 in parallel with the cell module 81 connected. There is also a system controller 85 with the cell module 81 connected and controls the output voltage of the cell module 81 and thus the output voltage of the hybrid power supply system 80 ,

Das Zellenmodul 81 ist als eine Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung aufgebaut und umfaßt zwei Speicherzellen 811 und 812 großer Kapazität als Vertreter einer Energietyp-Leistungsversor gungseinrichtung. Die Spannungen E1 und E2 dieser beiden Speicherzellen 811 bzw. 812 sind einander gleich (das heißt E1=E2=E). Außerdem ist ein Schaltelement, etwa ein Transistor 813, vorgesehen, das dazu dient, die beiden Speicherzellen 811 und 812 zu trennen oder seriell zu verbinden, und das vom Systemcontroller 85 mit einem schnellen Zyklus ein/ausgesteuert wird. Anders ausgedrückt, die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 813 liegt zwischen dem negativen Anschluß der ersten Speicherzelle 811 und dem positiven Anschluß der zweiten Speicherzelle, während die Basis des Transistors mit dem Treiberausgangsanschluß des Systemcontrollers 85 verbunden ist. Der positive Anschluß der ersten Speicherzelle 811 ist mit dem positiven Ausgangsanschluß (das heißt der positiven Systemspannungsleitung 82) des Zellenmoduls 81 über eine erste Drossel 814 verbunden, während der negative Anschluß der zweiten Speicherzelle 812 mit den negativen Ausgangsanschluß (das heißt der negativen Systemspannungsleitung 83) des Zellenmoduls 81 über eine zweite Drossel 815 verbunden ist. Zwischen dem negativen Ausgangsanschluß des Zellenmoduls 81 und dem negativen Anschluß der ersten Speicherzellen 811 befindet sich eine erste Diode 816, um einen Durchlaßstrom von ersterem zu letzterem zu ermöglichen, während sich zwischen dem positiven Ausgangsanschluß des Zellenmoduls 81 und dem positiven Anschluß der zweiten Speicherzelle 812 eine zweite Diode 817 befindet, um einen Durchlaßstrom von letzterem zu ersterem zu ermöglichen. Ein Kondensator 818, der dazu dient, Störungen von der Ausgangsspannung des Zellenmoduls 81 zu entfernen ist zwischen den positiven und den negativen Ausgangsanschluß des Zellenmoduls 81 geschaltet.The cell module 81 is constructed as a serial / parallel DC chopper circuit and comprises two memory cells 811 and 812 large capacity as a representative of an energy type power supply device. The voltages E1 and E2 of these two memory cells 811 respectively. 812 are equal to each other (that is E1 = E2 = E). There is also a switching element, such as a transistor 813 , provided, which serves the two memory cells 811 and 812 to separate or connect in series, and that from the system controller 85 with a fast cycle. In other words, the transistor's emitter-collector path 813 lies between the negative connection of the first memory cell 811 and the positive terminal of the second memory cell, while the base of the transistor connects to the driver output terminal of the system controller 85 connected is. The positive connection of the first memory cell 811 is with the positive output terminal (i.e. the positive system voltage line 82 ) of the cell module 81 via a first choke 814 connected while the negative terminal of the second memory cell 812 with the negative output connector (i.e. the negative system voltage line 83 ) of the cell module 81 via a second choke 815 connected is. Between the negative output connection of the cell module 81 and the negative connection of the first memory cells 811 there is a first diode 816 to allow a forward current from the former to the latter while between the positive output terminal of the cell module 81 and the positive connection of the second memory cell 812 a second diode 817 located to allow a forward current from the latter to the former. A capacitor 818 , which is used to remove interference from the output voltage of the cell module 81 remove between the positive and negative output connections of the cell module 81 connected.

In dem Zellenmodul 81 wird der Transistor 813 von dem Systemcontroller 85 angesteuert und schaltet in einem vorbestimmten schnellen Zyklus wiederholt ein und aus. Das Tastverhältnis des Transistors 813 (der Anteil der Ein-Zeit in einem einzelnen Zyklus) ist variabel und wird von dem Systemcontroller 85 gesteuert. Wenn der Transistor 813 leitend ist, wie in 13 gezeigt, fließt Strom durch die zweite Speicherzelle 812, den Transistor 813, die erste Speicherzelle 811, die erste Drossel 814, die positive Systemspannungsleitung 82, das Kondensatormodul 84 (oder den Wechselrichter 100), die negative Systemspannungsleitung 83 und die zweite Drossel 815 in dieser Reihenfolge. In diesem Moment sind die beiden Speicherzellen 811 und 812 in Reihe geschaltet. Wenn andererseits der Transistor 813 gesperrt ist, wie in 14 gezeigt, fließt Strom über einen Weg, in dem sich die erste Speicherzelle 811, die erste Drossel 814, die positive Systemspannungsleitung 82, das Kondensatormodul 84 (oder der Wechselrichter 100), die negative Systemspannungsleitung 83 und die erste Diode 816 in dieser Reihenfolge befinden, während außerdem Strom über die zweite Speicherzelle 812, die zweite Diode 817, die positive Systemspannungsleitung 82, das Kapazitätsmodul 84 (oder den Wechselrichter 100), die negative Systemspannungsleitung 83 und die zweite Drossel 815 in dieser Reihenfolge fließt. In diesem Moment sind die beiden Speicherzellen 811 und 812 parallel geschaltet. Somit wird zwischen einer seriellen Verbindung und einer Parallelschaltung der beiden Speicherzellen 811 und 812 im Verlauf eines einzigen Zyklus umgeschaltet. Wenn die Spannungen der Speicherzellen 811 und 812 E sind (E1=E2) und das Tastverhältnis des Transistors 813 α ist, beträgt die tatsächliche Ausgangsspannung des Zellenmoduls 81 (das heißt die tatsächliche Systemspannung) Vs Vs=(1+α) E, und die Systemspannung Vs ist im Bereich E bis 2E kontinuierlich variabel.In the cell module 81 becomes the transistor 813 from the system controller 85 controlled and switches on and off repeatedly in a predetermined fast cycle. The duty cycle of the transistor 813 (the proportion of the on-time in a single cycle) is variable and is controlled by the system controller 85 controlled. If the transistor 813 is conductive, as in 13 shown, current flows through the second memory cell 812 , the transistor 813 , the first memory cell 811 , the first throttle 814 , the positive system power line 82 , the capacitor module 84 (or the inverter 100 ), the negative system voltage line 83 and the second throttle 815 in this order. At this moment, the two memory cells 811 and 812 connected in series. On the other hand, if the transistor 813 blocked is like in 14 shown, current flows through a path in which the first memory cell 811 , the first throttle 814 , the positive system power line 82 , the capacitor module 84 (or the inverter 100 ), the negative system voltage line 83 and the first diode 816 are in that order while also supplying current through the second memory cell 812 , the second diode 817 , the positive system power line 82 , the capacity module 84 (or the inverter 100 ), the negative system voltage line 83 and the second throttle 815 flows in that order. At this moment, the two memory cells 811 and 812 connected in parallel. Thus there is a serial connection and a parallel connection of the two memory cells 811 and 812 switched in the course of a single cycle. When the voltages of the memory cells 811 and 812 E are (E1 = E2) and the duty cycle of the transistor 813 α is the actual output voltage of the cell module 81 (ie the actual system voltage) Vs Vs = (1 + α) E, and the system voltage Vs is continuously variable in the range E to 2E.

Das Kondensatormodul 84 ist ein Kondensator zur Verteilung der Last in bezug auf das Zellenmodul 81 und spielt, genauer gesagt, die Rolle der Lieferung einer großen Menge elektrischer Leistung an den Wechselrichter 100 und der Aufnahme einer großen Menge elektrischer Leistung von dem Wechselrichter 100, und weist somit eine große Kapazität auf, die der Erfüllung dieser Aufgabe angemessen ist, wie beispielsweise eine Kapazität von der Größenordnung Farad. Da hierbei die Kapazität des Störentfernungskondensators 818 im Zellenmodul 81 höchstens beispielsweise einige Mikrofarad beträgt, ist, wenn die beiden Kapazitäten verglichen werden, die Kapazität in der Größenordnung Farad des Kondensatormoduls 84 sehr viel größer. Infolge der Größe der Kapazität des Kondensatormoduls 84 ist auch dessen Innenwiderstand 841 beträchtlich, weshalb das Kondensatormodul 84 nicht in der Lage ist, als ein Störentfernungskondensator für das Zellenmodul 81 zu wirken. Obwohl es sich in beiden Fällen um einen Kondensator handelt, unterscheiden sich das Kondensatormodul 84 und der Störentfernungskondensator 818 grundlegend in den Rollen, die sie zu erfüllen haben.The capacitor module 84 is a capacitor for distributing the load with respect to the cell module 81 and, more specifically, plays the role of supplying a large amount of electrical power to the inverter 100 and the consumption of a large amount of electrical power from the inverter 100 , and thus has a large capacity that is adequate to accomplish this task, such as a capacity of the order of Farad. Because the capacitance of the noise removal capacitor 818 in the cell module 81 is at most a few microfarads, for example, if the two capacitances are compared, the capacitance is of the order of magnitude farad of the capacitor module 84 much larger. Due to the size of the capacitance of the capacitor module 84 is also its internal resistance 841 considerable, which is why the capacitor module 84 is unable to act as a noise removal capacitor for the cell module 81 to act. Although it is a capacitor in both cases, the capacitor module differs 84 and the noise elimination capacitor 818 fundamental in the roles they have to perform.

Der Wechselrichter 100 ist günstigerweise eine Gleichstrom/Wechselstrom-Wandlerschaltung einer Art, die einen weiten Eingangsspannungsbereich aufweist, der den oben beschriebenen Änderungsbereich E bis 2E der Systemspannung Vs einschließt, und die erlaubt, die gewünschte Spannung und den Strom für den Motor 110 ungeachtet des Werts der Eingangsspannung innerhalb dieses Bereichs zu erhalten. Alternativ könnte als Wechselrichter 100 auch ein Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler verwendet werden, der einen Eingangsspannungsbereich aufweist, der innerhalb des kontinuierlichen Änderungsbereichs E bis 2E der Systemspannung liegt, wie beispielsweise ein Eingangsspannungsbereich von ¾ E bis E.The inverter 100 is conveniently a DC / AC converter circuit of a type which has a wide input voltage range, which includes the above-described range of changes E to 2E of system voltage Vs, and which allows the desired voltage and current for the motor 110 to get within this range regardless of the value of the input voltage. Alternatively, could be as an inverter 100 a direct current / alternating current converter can also be used which has an input voltage range which lies within the continuous change range E to 2E of the system voltage, such as an input voltage range from ¾ E to E.

Der Systemcontroller 85 nimmt die Systemspannung Vs, den Ausgangsstrom Io des Stromversorgungssystems 80, den Ausgangsstrom Ib des Zellenmoduls 81, die Ausgangsströme Ib1 und Ib2 der Speicherzellen 811 und 812, ein Betriebssignal, das die Betriebszustände der Last (des Wechselrichters 100 und des Motors 110) darstellt und von einer nicht gezeigten externen Schaltung eingegeben wird (zum Beispiel ein Signal, das ausdrückt, ob der Motor 110 arbeitet oder angehalten ist, ob der Motor 110 im Motorbetrieb oder im Generatorbetrieb ist, und die Größe der für den Wechselrichter 100 erforderlichen elektrischen Leistung P ausdrückt) und dergleichen als Eingabe auf, und der Systemcontroller 85 steuert somit die Systemspannung Vs durch Regelung des Tastverhältnisses des Transistors 813 auf der Basis dieser Eingangssignale. Die Systemspannung Vs ist die Spannung über dem Kondensatormodul 84. Daher kann das Kondensatormodul 84 Energie an den Wechselrichter 100 abgeben und Energie von dem Wechselrichter 100 aufnehmen, und zwar in einer Menge die dem Änderungsbereich E bis 2E der Systemspannung Vs entspricht.The system controller 85 takes the system voltage Vs, the output current Io of the power supply system 80 , the output current Ib of the cell module 81 , the output currents Ib1 and Ib2 of the memory cells 811 and 812 , an operating signal that indicates the operating states of the load (the inverter 100 and the engine 110 ) and is input from an external circuit, not shown (for example, a signal that expresses whether the motor 110 is working or stopped, whether the engine 110 is in motor operation or in generator operation, and the size of that for the inverter 100 required electrical power P expresses) and the like as input, and the system controller 85 thus controls the system voltage Vs by regulating the duty cycle of the transistor 813 based on these input signals. The system voltage Vs is the voltage across the capacitor module 84 , Therefore, the capacitor module 84 Energy to the inverter 100 give off and energy from the inverter 100 record, in an amount that corresponds to the change range E to 2E of the system voltage Vs.

Es soll nun ein einfaches numerisches Beispiel beschrieben werden, Dabei wird die Annahme gemacht, daß die Ausgangsspannungen E der Speicherzellen 811 und 812 auf im wesentlichen beispielsweise 200 V fixiert sind. Die Systemspannung Vs kann somit innerhalb des Bereichs von 200 bis 400 V variiert werden. Wenn daher die statische Kapazität des Kondensatormoduls 84 mit C bezeichnet wird, betragen die maximale Energie Qmax, die in dem Kondensatormodul 84 gespeichert werden kann und die Energie Qc, die vom Kondensatormodul 84 nach Maßgabe der Steuerung die Systemsspannung Vs abgeführt bzw. ihm zugeführt werden kann: Qmax = 1/2×C4002, bzw. Qc = 112×C×(4002–2002) A simple numerical example will now be described. The assumption is made that the output voltages E of the memory cells 811 and 812 are essentially fixed to, for example, 200 V. The system voltage Vs can thus be varied within the range from 200 to 400 V. Therefore, if the static capacitance of the capacitor module 84 denoted by C, the maximum energy Qmax that is in the capacitor module 84 can be stored and the energy Qc by the capacitor module 84 the system voltage Vs can be discharged or supplied to it according to the control: Qmax = 1/2 × C400 2 , or Qc = 112 × C × (400 2 -200 2 )

Somit erreicht bei diesem einfachen Beispiel die Energie Qc, die als Ergebnis der Entladung oder Aufladung des Kondensatormoduls 84 genutzt werden kann, 75% der maximalen Energie Qmax, die in dem Kondensatormodul 84 gespeichert werden kann.Thus, in this simple example, the energy reaches Qc as a result of the discharge or charging of the capacitor module 84 can be used 75% of the maximum energy Qmax in the capacitor module 84 can be saved.

Wie sich aus dem obigen Beispiel ergibt (das nicht tatsächlich so einfach ist) ergibt sich aus dem in 12 gezeigten Hybridleistungsversorgungssystem 80 der Vorteil, daß der Nutzungsgrad des Kondensatormoduls 84 extrem hoch ist.As can be seen from the example above (which is not actually that simple), the 12 shown hybrid power supply system 80 the advantage that the degree of utilization of the capacitor module 84 is extremely high.

Damit dieser Vorteil entsteht, kann die Steuerung der Systemspannung Vs beispielsweise auf folgende Weise durchgeführt werden. Wenn während der Ansteuerung des Motors 110 eine große Menge elektrischer Energie an den Motor 110 geliefert werden muß, wird die Systemspannung Vs durch Senken des Tastverhältnisses des Transistors 813 verringert. Als Folge dieses Abfalls der Systemspannung Vs, wird die Energie Q, die in dem Kondensatormodul 84 verblieben ist, von dem Kondensatormodul 84 abgeführt und an den Wechselrichter 100 geliefert. Wenn dagegen eine große Menge elektrischer Energie im Generatorbetrieb des Motors 110 von dem Motor 110 zurückgeführt werden muß, wird die Systemspannung Vs durch Anheben des Tastverhältnisses des Transistors 813 erhöht. Als Folge dieses Anstiegs der Systemspannung Vs wird die im Kondensatormodul 84 fehlende Energie Q von dem Wechselrichter 100 zum Kondensatormodul 84 zurückgespeist.In order for this advantage to arise, the control of the system voltage Vs can be, for example be done in the following way. If while driving the motor 110 a large amount of electrical energy to the motor 110 must be supplied, the system voltage Vs by lowering the duty cycle of the transistor 813 reduced. As a result of this drop in system voltage Vs, the energy Q that is in the capacitor module 84 remained from the capacitor module 84 dissipated and to the inverter 100 delivered. If, on the other hand, a large amount of electrical energy is generated in the generator mode of the engine 110 from the engine 110 must be returned, the system voltage Vs by increasing the duty cycle of the transistor 813 elevated. As a result of this increase in system voltage Vs, that in the capacitor module 84 missing energy Q from the inverter 100 to the capacitor module 84 fed back.

Durch Erhöhen/Verringern der Systemspannung Vs nach Maßgabe der Größe der elektrischen Leistung, die vom Wechselrichter 100 benötigt wird, ändert sich somit der Strom Ic des Kondensatormoduls 84 deutlich, wodurch eine große Menge elektrischer Energie von dem Kondensatormodul 84 an den Wechselrichter 100 geliefert werden kann oder umgekehrt von dem Wechselrichter 100 zum Kondensatormodul 84 zurückgeliefert werden kann. Demgemäß schwankt die Ausgangsleistung des Zellenmoduls 81 nicht stark, und idealerweise wird der Mittelwert der erheblich schwankenden elektrischen Leistung, die vom Wechselrichter 100 benötigt wird, ausgegeben. Da die Ausgangsleistung des Zellenmoduls 81 stabilisiert werden kann (die Systemspannung Vs schwankt stark) schwanken auch die Ausgangsströme Ib1 und Ib2 der Speicherzellen 811 bzw. 812 nicht stark.By increasing / decreasing the system voltage Vs according to the size of the electrical power supplied by the inverter 100 the current Ic of the capacitor module changes 84 clearly, causing a large amount of electrical energy from the capacitor module 84 to the inverter 100 can be supplied or vice versa by the inverter 100 to the capacitor module 84 can be returned. Accordingly, the output power of the cell module fluctuates 81 not strong, and ideally the average of the significantly fluctuating electrical power generated by the inverter 100 is needed. Because the output power of the cell module 81 can be stabilized (the system voltage Vs fluctuates strongly), the output currents Ib1 and Ib2 of the memory cells also fluctuate 811 respectively. 812 not strong.

Da das Hybridleistungsversorgungssystem 80, das in 12 gezeigt ist, als das Zellenmodul 81 eine Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung verwendet, können die Ausgangsströme Ib1 und Ib2 der Speicherzellen 811 bzw. 812 gedrückt werden, so daß sie kleiner als jene eines herkömmlichen Leistungsversorgungssystems sind.Because the hybrid power supply system 80 , this in 12 is shown as the cell module 81 Using a serial / parallel DC chopper circuit, the output currents Ib1 and Ib2 of the memory cells 811 respectively. 812 pressed so that they are smaller than that of a conventional power supply system.

Anders ausgedrückt sei beispielsweise ein Fall angenommen, bei dem das System, das den herkömmlichen Gleichstromwandler benutzt, der in 2 gezeigt ist, unter den Bedingungen arbeitet, daß die Zellenspannung 2E beträgt und der Schwankungsbereich der Systemspannung beispielsweise 2E bis E. Wenn in diesem Fall die Last die elektrische Leistung P verlangt, ändert sich der Laststrom innerhalb des Bereichs P/E bis P/2E nach Maßgabe der Systemspannung. Obwohl der Mittelwert des Zellenstroms P/2E ist, ungeachtet der Systemspannung, tritt ein Spitzenstrom im Bereich P/E bis P/2E, der wie der Laststrom ist, nach Maßgabe des Ein/Aus-Schaltens der internen Schaltelemente durch die Bauelemente der Zelle und den Gleichstromwandler auf. Daher müssen die Bauelemente des Gleichstromwandlers einem maximalen Strom P/E standhalten. Selbst wenn der Strommittelwert in der Zelle P/2E ist, bringt der maximale Strom P/E, wenn er fließt, eine Wärmeerzeugung in der Zelle und eine Verschlechterung des Wirkungsgrads mit sich.In other words, suppose, for example, a case where the system using the conventional DC converter works in 2 is shown operating under the conditions that the cell voltage is 2E and the fluctuation range of the system voltage is 2E to E, for example. In this case, when the load demands the electric power P, the load current changes within the range P / E to P / 2E Specification of the system voltage. Although the mean value of the cell current is P / 2E regardless of the system voltage, a peak current in the P / E to P / 2E range which is like the load current occurs according to the on / off switching of the internal switching elements through the components of the cell and the DC converter. Therefore, the components of the DC converter must withstand a maximum current P / E. Even if the average current in the cell is P / 2E, the maximum current P / E as it flows brings about heat generation in the cell and deterioration in efficiency.

Andererseits fließt bei dem System, das eine Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung gemäß der Erfindung benutzt, wie sie in 12 gezeigt ist, unter den gleichen Betriebsbedingungen wie oben, ein Laststrom P/2E in der reihengeschalteten Zelle auf, während ein Laststrom P/E fließt, wenn die Zelle parallel geschaltet ist, wobei der maximale Strom pro Zelle P/2E ist, und zwar sowohl bei Reihen- als auch bei Parallelschaltung. Anders ausgedrückt, unabhängig vom Zustand fließt nur der maximale Strom P/2E durch die Bauelemente der Zelle und der Seriell-Parallel-Gleichstromstellerschaltung. Die Höhe dieses maximalen Stroms beträgt nur die Hälfte derjenigen des oben beschriebenen herkömmlichen Systems. Dies bedeutet auch, daß die Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung des Systems in 12 im Vergleich mit dem Gleichstromwandler des herkömmlichen Systems einen hohen Wirkungsgrad aufweist und eine Miniaturisierung erlaubt. Der Wirkungsgrad de Zelle und deren Lebensdauer werden ebenfalls verbessert.On the other hand, in the system using a serial / parallel DC chopper circuit according to the invention as shown in FIG 12 a load current P / 2E is shown in the series-connected cell under the same operating conditions as above, while a load current P / E flows when the cell is connected in parallel, the maximum current per cell being P / 2E, both with series as well as parallel connection. In other words, regardless of the state, only the maximum current P / 2E flows through the components of the cell and the serial-parallel dc controller circuit. The magnitude of this maximum current is only half that of the conventional system described above. This also means that the system's serial / parallel DC chopper circuit in 12 has a high efficiency in comparison with the DC converter of the conventional system and allows miniaturization. The efficiency of the cell and its lifespan are also improved.

Da ferner bei dem in 12 gezeigten Hybridleistungsversorgungssystem 80 das Kondensatormodul 84 direkt mit dem Wechselrichter 100 verbunden ist, existiert das Problem nicht, das bei dem herkömmlichen System 9, das in 3 gezeigt ist, in einer Verzögerung besteht, die durch Zwischenschaltung eines Gleichstromwandlers verursacht wird.Furthermore, since in 12 shown hybrid power supply system 80 the capacitor module 84 directly with the inverter 100 connected, the problem does not exist that with the conventional system 9 , this in 3 there is a delay caused by the interposition of a DC converter.

Obwohl bei dem Hybridleistungsversorgungssystem 80, das in 12 gezeigt ist, lediglich ein einzelnes Zellenmodul 81 vorgesehen ist, könnten auch mehrere gleiche Zellenmodule 81 vorgesehen werden. Beispielsweise kann durch Parallelschaltung mehrerer gleicher Zellenmodule 81 zum Kondensatormodul 84 eine große Speicherkapazität gewonnen werden. Durch serielles Verbindung einer Mehrzahl der gleichen Zellenmodule 81 mit dem Kondensatormodul 84 kann der Änderungsbereich der Systemspannung Vs noch weiter vergrößert werden. Parallel- und Reihenschaltungen dieser Mehrzahl von Zellenmodulen 81 können auch kombiniert werden.Although in the hybrid power supply system 80 , this in 12 only a single cell module is shown 81 several identical cell modules could also be provided 81 be provided. For example, by connecting several identical cell modules in parallel 81 to the capacitor module 84 a large storage capacity can be gained. By connecting a plurality of the same cell modules in series 81 with the capacitor module 84 the change range of the system voltage Vs can be increased still further. Parallel and series connections of this plurality of cell modules 81 can also be combined.

15 zeigt ein modifiziertes Beispiel des Zellenmoduls. 15 shows a modified example of the cell module.

Bei dem in 15 gezeigten Zellenmodul ist zusätzlich zu dem Aufbau der Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung des Zellenmoduls 81 von 12 eine dritte Diode 819 zwischen den negativen Anschluß der ersten Speicherzelle 811 und den positiven Anschluß der zweiten Speicherzelle 812 geschaltet, um einen Stromfluß in Durchlaßrichtung von dem ersteren zum letzteren zu bewirken.At the in 15 cell module shown is in addition to the construction of the serial / parallel DC chopper circuit of the cell module 81 of 12 a third diode 819 between the negative Connection of the first memory cell 811 and the positive connection of the second memory cell 812 switched to cause a forward current flow from the former to the latter.

Wenn eine Spannung (im wesentlichen 2E), erzeugt durch Addition der Spannung E1 (=E) der ersten Speicherzelle 811, des Durchlaßspannungsabfalls über der Diode 819 und der Spannung E2 (=E) der zweiten Speicherzelle 812, so gewählt wird, daß sie mit der gewünschten Maximalspannung übereinstimmt (maximale Eingangsspannung des Wechselrichters 100 beispielsweise), wird die Systemspannung Vs durch Hardware auf diese gewünschte maximale Spannung geklemmt. Aus diesem Grund werden in einem Zustand, wo das Kondensatormodul 84 durch regenerative Energie vom Wechselrichter 100 auf ein Maximum aufgeladen ist und die Systemspannung Vs die maximale Spannung erreicht hat, die Speicherzellen 811 und 812 als Folge der regenerativen Energie vom Wechselrichter 100 wieder aufgeladen, welche über die Diode 819 zu den Speicherzellen 811 und 812 zurückgeführt wird. Somit ist die Wiederaufladung der Speicherzellen 811 und 812 durch Rückkopplung regenerativer Energie von der Last zu den Speicherzellen 811 und 812 möglich.If a voltage (essentially 2E), generated by adding the voltage E1 (= E) of the first memory cell 811 , the forward voltage drop across the diode 819 and the voltage E2 (= E) of the second memory cell 812 , is selected so that it corresponds to the desired maximum voltage (maximum input voltage of the inverter 100 for example), the system voltage Vs is clamped by hardware to this desired maximum voltage. Because of this, be in a state where the capacitor module 84 through regenerative energy from the inverter 100 is charged to a maximum and the system voltage Vs has reached the maximum voltage, the memory cells 811 and 812 as a result of the regenerative energy from the inverter 100 recharged which over the diode 819 to the memory cells 811 and 812 is returned. Thus, the recharge of the memory cells 811 and 812 through feedback of regenerative energy from the load to the storage cells 811 and 812 possible.

In Fällen, wo die Speicherzellen 811 und 812 unter Verwendung eines externen Ladegeräts 900 (Gleichstrom-Niederspannungsversorgungseinrichtung) wieder aufgeladen werden, wird das Ladegerät mit den Ausgangsanschlüssen (Systemspannungsleitungen 82 und 83) des Zellenmoduls 86 selbst verbunden, ohne die Verdrahtung von den einzelnen Speicherzellen 811 und 812 im Zellenmodul 86 abzunehmen. Insbesondere, wenn das Zellenmodul 86 noch in einem Fahrzeug oder dergleichen montiert ist, wenn die Speicherzellen 811 und 812 wieder aufgeladen werden sollen, kann das Ladegerät 900 in direkter Weise angeschlossen werden.In cases where the memory cells 811 and 812 using an external charger 900 (DC low-voltage supply device) can be recharged, the charger with the output connections (system voltage lines 82 and 83 ) of the cell module 86 even connected without the wiring from the individual memory cells 811 and 812 in the cell module 86 to decrease. Especially when the cell module 86 is still mounted in a vehicle or the like when the memory cells 811 and 812 the charger can be recharged 900 be connected directly.

16 zeigt ein anderes modifiziertes Beispiel des Zellenmoduls. 16 shows another modified example of the cell module.

Das Zellenmodul 87, das in 16 gezeigt ist, ist wie folgt aufgebaut. In dem Zellenmodul 86, das in 15 gezeigt ist, ist die dritte Diode 819 durch einen zweiten Transistor 820 ersetzt, und zwischen dem negativen Anschluß der ersten Speicherzelle 811 und dem positiven Ausgangsanschluß (das heißt der positiven Systemspannungsleitung 82) des Zellenmoduls 87 ist eine vierte Diode 821 geschaltet, um einen Stromfluß in Durchlaßrichtung von dem ersteren zum letzteren zu bewirken, während zwischen dem positiven Anschluß der zweiten Speicherzelle 812 und dem negativen Ausgangsanschluß (das heißt der negativen Systemspannungsleitung 83) des Zellenmoduls 87 eine fünfte Diode 822 geschaltet ist, um einen Stromfluß in Durchlaßrichtung von dem letzteren zum ersteren zu bewirken. Die Basis des zweiten Transistors 820 ist mit einem Wiederaufladungssteuerausgangsanschluß des Systemcontrollers 85 verbunden und führt einen Ein/Aus-Vorgang nach Maßgabe eines Wiederaufladungssteuersignals von dem Systemcontroller 85 aus.The cell module 87 , this in 16 is constructed as follows. In the cell module 86 , this in 15 is shown is the third diode 819 through a second transistor 820 replaced, and between the negative terminal of the first memory cell 811 and the positive output terminal (i.e. the positive system voltage line 82 ) of the cell module 87 is a fourth diode 821 switched to cause a forward current flow from the former to the latter while between the positive terminal of the second memory cell 812 and the negative output terminal (i.e. the negative system voltage line 83 ) of the cell module 87 a fifth diode 822 is switched to cause a current flow in the forward direction from the latter to the former. The base of the second transistor 820 is with a system controller recharge control output connector 85 connected and performs an on / off operation in accordance with a recharge control signal from the system controller 85 out.

Wenn bei dem in 16 gezeigten Zellenmodul 87 der zweite Transistor 820 eingeschaltet ist, können in gleicher Weise wie bei dem Zellenmodul 86, das in 15 gezeigt ist, die Speicherzellen 811 und 812 durch die regenerative Energie von dem Wechselrichter 100 wieder aufgeladen werden, wenn die Systemspannung Vs einem vorbestimmten Maximalwert gleicht, und die Speicherzellen 811 und 812 können durch das externe Ladegerät 900 (Gleichstrom-Niederspannungsleistungsversorgungseinrichtung) wieder aufgeladen werden, das mit den Ausgangsanschlüssen (den Systemspannungsleitungen 82 und 83) des Zellenmoduls 87 verbunden wird. Während der Wiederaufladung kann durch Ein- und Ausschalten des zweiten Transistors 820 mit hoher Geschwindigkeit und Regelung seines Tastverhältnisses der Ladestrom für die Speicherzellen 811 und 812 auf den gewünschten Wert gesteuert werden.If at the in 16 shown cell module 87 the second transistor 820 can be switched on in the same way as for the cell module 86 , this in 15 is shown the memory cells 811 and 812 through the regenerative energy from the inverter 100 recharged when the system voltage Vs equals a predetermined maximum value and the memory cells 811 and 812 can by the external charger 900 (DC low-voltage power supply device) that is charged with the output terminals (the system voltage lines 82 and 83 ) of the cell module 87 is connected. During recharging can be done by turning the second transistor on and off 820 at high speed and regulating its duty cycle the charging current for the memory cells 811 and 812 can be controlled to the desired value.

17 zeigt noch ein anderes modifiziertes Beispiel des Zellenmoduls. 17 shows yet another modified example of the cell module.

Bei dem in 17 gezeigten Zellenmodul 88 ist ein zweiter Transistor 824 zu dem in 15 gezeigten Aufbau hinzugekommen, und die Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors 824 ist zwischen den positiven Anschluß der ersten Speicherzelle 811 und den negativen Anschluß der zweiten Speicherzelle 812 in Reihe geschaltet derart, daß, wenn der zweite Transistor 824 eingeschaltet ist, ein Stromweg gebildet wird, über den Strom von dem positiven Ausgangsanschluß 82 des Zellenmoduls 88 zum negativen Ausgangsanschluß (Systemspannungsleitung) 83 über die erste Drossel 814, den zweiten Transistor 824 und die zweite Drossel 815 in dieser Reihenfolge fließt. Die Basis des zweiten Transistors 824 ist mit einem Wiederaufladungssteuerausgangsanschluß des Systemcontrollers 85 verbunden, so daß der zweite Transistor 824 ein- und ausschaltet nach Maßgabe des Wiederaufladungssteuersignals von dem Systemcontroller 85.At the in 17 shown cell module 88 is a second transistor 824 to the in 15 shown construction added, and the collector-emitter path of the second transistor 824 is between the positive connection of the first memory cell 811 and the negative terminal of the second memory cell 812 connected in series such that when the second transistor 824 is turned on, a current path is formed through which current from the positive output terminal 82 of the cell module 88 to the negative output connection (system voltage line) 83 over the first throttle 814 , the second transistor 824 and the second throttle 815 flows in that order. The base of the second transistor 824 is with a system controller recharge control output connector 85 connected so that the second transistor 824 turns on and off according to the recharge control signal from the system controller 85 ,

In gleicher Weise wie bei dem oben beschriebenen Zellenmodul 87, das in 16 gezeigt ist, kann bei dem Zellenmodul 88, das in 17 gezeigt ist, regenerative Energie zu den Speicherzellen 811 und 812 zurückgeführt werden, und die Speicherzellen 811 und 812 können somit unter Verwendung des Ladegeräts 900 wieder aufgeladen werden, welches mit den Ausgangsanschlüssen 82 und 83 des Zellenmoduls 87 verbunden wird. Wenn die Speicherzellen 811 und 812 von dem Ladegerät wieder aufgeladen werden, ist bei dem oben beschriebenen Zellenmodul 87, das in 16 gezeigt ist, ein Ladegerät erforderlich, dessen Ausgangsspannung höher als die Reihenspannung 2E der Speicherzellen 811 und 812 ist, während im Fall des Zellenmoduls 88, daß in 17 gezeigt ist, das Ein- und Ausschalten des zweiten Transistors 824 mit hoher Geschwindigkeit bewirkt, das Energie in den Drosseln 814 und 815 gespeichert wird, wenn der Transistor leitend ist, und bewirkt, daß Energie abgeführt wird, wenn er sperrt ist. Diese abgeführte Energie wird zu den Speicherzellen 811 und 812 unter Bewirkung einer hohen elektromotorischen Gegenkraft zurückgeführt, weshalb auch ein Ladegerät 900 mit einer Ausgangsspannung von 2E oder weniger eingesetzt werden kann. Der Wiederaufladestrom kann durch Regelung des Tastverhältnisses des zweiten Transistors 824 gesteuert werden.In the same way as for the cell module described above 87 , this in 16 is shown in the cell module 88 , this in 17 is shown regenerative energy to the storage cells 811 and 812 be returned, and the memory cells 811 and 812 can thus use the charger 900 can be recharged, which with the output connections 82 and 83 of the cell module 87 is connected. If the Spei cherzellen 811 and 812 can be recharged by the charger is in the cell module described above 87 , this in 16 is shown, a charger is required whose output voltage is higher than the series voltage 2E of the memory cells 811 and 812 is while in the case of the cell module 88 that in 17 is shown, the switching on and off of the second transistor 824 at high speed that causes energy in the chokes 814 and 815 is stored when the transistor is conductive and causes energy to be dissipated when it is off. This dissipated energy becomes the storage cells 811 and 812 returned under the effect of a high counter electromotive force, which is why a charger 900 can be used with an output voltage of 2E or less. The recharge current can be controlled by regulating the duty cycle of the second transistor 824 to be controlled.

18 zeigt noch ein anderes modifiziertes Beispiel des Zellenmoduls. 18 shows yet another modified example of the cell module.

Das Zellenmodul 89, das in 18 gezeigt ist, ist wie folgt aufgebaut. Bei dem Aufbau, der in 16 gezeigt ist, ist der zweite Transistor 820 entfernt und ein dritter und vierter Transistor 826 bzw. 827 sind hinzugefügt. Die Emitter-Kollektor-Strecke des dritten Transistors 826 ist über die Anschlüsse der ersten Diode 816 geschaltet derart, daß, wenn der dritte Transistor 826 eingeschaltet ist, ein Kurzschluß über den Anschlüssen der ersten Diode 816 erzeugt wird. Die Emitter-Kollektor-Strecke des vierten Transistors 827 ist über die Anschlüsse der zweiten Diode 817 geschaltet derart, daß, wenn der vierte Transistor 827 eingeschaltet ist, ein Kurzschluß über den Anschlossen der zweiten Diode 817 erzeugt wird. Die jeweiligen Basen des dritten und vierten Transistors 826 und 827 sind mit zwei Wiederaufladungssteuerausgangsanschlüssen des Systemcontrollers 85 verbunden derart, daß der dritte und der vierte Transistor 826 und 827 nach Maßgabe zweier jeweiliger Wiederaufladungssteuersignale von dem Systemcontroller 85 ein- und ausgeschaltet werden.The cell module 89 , this in 18 is constructed as follows. In building up in 16 is shown is the second transistor 820 removed and a third and fourth transistor 826 respectively. 827 are added. The emitter-collector path of the third transistor 826 is over the connections of the first diode 816 switched such that when the third transistor 826 is switched on, a short circuit across the connections of the first diode 816 is produced. The emitter-collector path of the fourth transistor 827 is across the connections of the second diode 817 switched such that when the fourth transistor 827 is switched on, a short circuit across the connections of the second diode 817 is produced. The respective bases of the third and fourth transistor 826 and 827 are with two system controller recharge control output connectors 85 connected such that the third and fourth transistors 826 and 827 in accordance with two respective recharge control signals from the system controller 85 can be switched on and off.

Auch bei dem Zellenmodul 89, das in 18 gezeigt ist, können die Speicherzellen 811 und 812 durch regenerative Energie von der Lastschaltung oder von dem Ladegerät 900, das mit den Ausgangsanschlüssen 82 und 83 des Zellenmoduls 89 verbunden ist, wieder aufgeladen werden. Die Ausgangsspannung des Ladegeräts 900 kann 2E oder kleiner sein. Während der Wiederaufla dung steuert der dritte Transistor 826 die Wiederaufladung der ersten Speicherzelle 811, und der Wiederaufladestrom der ersten Speicherzelle 811 kann durch Regeln des Tastverhältnisses dieses Transistors gesteuert werden. Der vierte Transistor 827 steuert die Wiederaufladung der zweiten Speicherzelle 812, und der Wiederaufladestrom der zweiten Speicherzelle 812 kann durch Regelung des Tastverhältnisses dieses Transistors gesteuert werden.Also with the cell module 89 , this in 18 is shown, the memory cells 811 and 812 through regenerative energy from the load circuit or from the charger 900 that with the output connections 82 and 83 of the cell module 89 connected to be recharged. The output voltage of the charger 900 can be 2E or less. The third transistor controls during recharge 826 recharging the first memory cell 811 , and the recharge current of the first memory cell 811 can be controlled by regulating the duty cycle of this transistor. The fourth transistor 827 controls the recharge of the second memory cell 812 , and the recharge current of the second memory cell 812 can be controlled by regulating the duty cycle of this transistor.

19 zeigt noch ein anderes modifiziertes Beispiel des Zellenmoduls. 19 shows yet another modified example of the cell module.

Das Zellenmodul 90, das in 19 gezeigt ist, ist durch Hinzufügen eines dritten und eines vierten Transistors 826 bzw. 827 zu dem in 15 gezeigten Aufbau ausgebildet, die ähnlich jenen für das Zellenmodul 89 von 18 sind. Auch bei dem Zellenmodul 90, das in 19 gezeigt ist, können die Speicherzellen 811 und 812 durch regenerative Energie von der Lastschaltung oder durch das Ladegerät 900, das mit den Ausgangsanschlüssen 82 und 83 verbunden ist, wieder aufgeladen werden. Die Ausgangsspannung des Ladegeräts 900 kann 2E oder weniger betragen. Die Wiederaufladeströme der ersten und der zweiten Speicherzelle 811 bzw. 812 können gesondert durch Regelung des jeweiligen Tastverhältnisses für den schnellen Ein/Aus-Vorgang des dritten und des vierten Transistors 826 und 827 gesteuert werden.The cell module 90 , this in 19 is shown by adding a third and a fourth transistor 826 respectively. 827 to the in 15 shown structure formed, similar to those for the cell module 89 of 18 are. Also with the cell module 90 , this in 19 is shown, the memory cells 811 and 812 through regenerative energy from the load circuit or through the charger 900 that with the output connections 82 and 83 connected to be recharged. The output voltage of the charger 900 can be 2E or less. The recharge currents of the first and second memory cells 811 respectively. 812 can separately by controlling the respective duty cycle for the fast on / off process of the third and fourth transistor 826 and 827 to be controlled.

20 zeigt noch ein anderes modifiziertes Beispiel des Zellenmoduls. 20 shows yet another modified example of the cell module.

Das in 20 gezeigte Zellenmodul 91 ist wie folgt aufgebaut. Bei dem in 15 gezeigten Aufbau ist ein Transistor 851, der dazu dient, mit einem PWM-Verfahren den Wiederaufladestrom von dem Ladegerät 900, das mit den Ausgangsanschlüssen 82 und 83 verbunden ist, zu steuern, zwischen den Ausgangsanschluß 82 und das Ladegerät 900 geschaltet, und eine Refluxstrom-Diode 852, die dazu dient, daß ein Wiederaufladestrom fließt, wenn der Transistor 851 ausgeschaltet ist, ist zwischen die Ausgangsanschlüsse 82 und 83 geschaltet. Auch bei dem Zellenmodul 91, das in 20 gezeigt ist, können die Speicherzellen 811 und 812 durch regenerative Energie von der Lastschaltung oder durch das mit den Ausgangsanschlüssen 82 und 83 verbundene Ladegerät 900 wieder aufgeladen werden. Die Ausgangsspannung des Ladegeräts 900 ist 2E oder mehr. Die Wiederaufladeströme der Speicherzellen 811 und 812 können durch Regelung des jeweiligen Tastverhältnisses für den schnellen Ein/Aus-Vorgang des Transistors 851 gesteuert werden.This in 20 shown cell module 91 is structured as follows. At the in 15 shown construction is a transistor 851 , which is used to use a PWM method to recharge the charger 900 that with the output connections 82 and 83 is connected to control between the output port 82 and the charger 900 switched, and a reflux current diode 852 which serves to cause a recharge current to flow when the transistor 851 is off, is between the output connectors 82 and 83 connected. Also with the cell module 91 , this in 20 is shown, the memory cells 811 and 812 through regenerative energy from the load circuit or through that with the output connections 82 and 83 connected charger 900 be recharged. The output voltage of the charger 900 is 2E or more. The recharge currents of the memory cells 811 and 812 can by regulating the respective duty cycle for the fast on / off process of the transistor 851 to be controlled.

Was jede beliebige der oben beschriebenen Zellenmodule 87, 88, 89, 90 und 91, die in den 16 bis 20 gezeigt sind, angeht, braucht, da das Zellenmodul selbst eine Funktion zur Steuerung des Ladestroms besitzt, das Ladegerät 900 keine Stromsteuerfunktion aufzuweisen. Aus diesem Grund kann als Ladegerät 900 ein einfacher Aufbau verwendet werden, bei dem eine dreiphasige oder einphasige Wechselstromnetzspannung oder dergleichen durch eine billige Diodenbrücke gleichgerichtet wird. Insbesondere bei dem Zellenmodulen der 17 bis 19, wo die Ausgangsspannung des Ladegeräts 900 auch weniger als 2E betragen kann, ist eine praktische Wiederaufladung des Zellenmoduls mit einer maximalen Ausgangsspannung von etlichen hundert Volt selbst dann machbar, wenn ein Niederspannungsnetz wie etwa ein Wechselspannungsnetz mit 200 V eingesetzt wird.Any of the cell modules described above 87 . 88 . 89 . 90 and 91 that in the 16 to 20 are shown, since the cell module itself has a function for controlling the charging current, the charger needs 900 to have no current control function. For this reason it can be used as a charger 900 a simple structure can be used in which a three-phase or single-phase AC mains voltage or the like is rectified by an inexpensive diode bridge. Especially with the cell modules of the 17 to 19 . where the output voltage of the charger 900 can also be less than 2E, a practical recharge of the cell module with a maximum output voltage of several hundred volts is feasible even if a low-voltage network such as an AC network with 200 V is used.

Voranstehend wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele dienen jedoch der Darstellung der Beschreibung der vorliegenden Erfindung, und es besteht keine Absicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung allein auf diese Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die vorliegende Erfindung kann demgemäß durch eine Vielfalt anderer Ausführungsbeispiele implementiert werden, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.In the foregoing, were embodiments of the described the present invention. However, these embodiments serve the presentation of the description of the present invention, and there is no intent to go beyond the scope of the present invention on these embodiments to restrict. Accordingly, the present invention can be accomplished by a variety of others embodiments be implemented without departing from the scope of this invention.

Beispielsweise ist bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel in dem Hybridleistungsversorgungssystem 20, das in 4 gezeigt ist, ein Kondensator 21 in Reihe zwischen die Systemspannungsleitungen 26 und 27 geschaltet, die Speicherzelle 22 und der Spannungscontroller 23 sind direkt in Reihe geschaltet, und der dadurch gebildete Reihenschaltungsblock ist direkt zwischen die Systemspannungsleitungen 26 und 27 geschaltet. Dies bedeutet jedoch nicht, daß solch ein Schaltungsaufbau imperativ ist. Der Kondensator 21 könnte ebenso indirekt zwischen die Systemspannungsleitungen 26 und 27 über irgendein anderes Schaltungselement geschaltet sein, die Speicherzelle 22 und der Spannungscontroller 23 könnten indirekt miteinander in Reihe geschaltet sein, oder der reihengeschaltete Block, der von der Speicherzelle 22 und dem Spannungscontroller 23 gebildet wird, könnte indirekt zwischen den Systemspannungsleitungen 26 und 27 liegen.For example, in the first embodiment described above, it is in the hybrid power supply system 20 , this in 4 a capacitor is shown 21 in series between the system voltage lines 26 and 27 switched, the memory cell 22 and the voltage controller 23 are directly connected in series, and the series circuit block thus formed is directly between the system voltage lines 26 and 27 connected. However, this does not mean that such a circuit structure is imperative. The condenser 21 could also be indirect between the system power lines 26 and 27 be connected via any other circuit element, the memory cell 22 and the voltage controller 23 could be indirectly connected in series with each other, or the series-connected block that is from the memory cell 22 and the voltage controller 23 could be formed indirectly between the system voltage lines 26 and 27 lie.

Obwohl darüber hinaus bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Speicherzelle als eine Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung verwendet wird und ein Kondensator (Kondensatormodul) als eine Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung, könnte eine Brennstoffzelle oder ein motorgetriebener Generator statt dessen als die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung verwendet werden, oder eine Hybridzelle und dergleichen könnte anstelle der Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung verwendet werden.Even though about that a memory cell in the above-described embodiments is used as an energy type power supply device and a capacitor (capacitor module) as a power type power supply device, could a fuel cell or a motor-driven generator instead be used as the energy type power supply device or a hybrid cell and the like could be substituted for the power type power supply be used.

Claims (12)

Hybridleistungsversorgungssystem, umfassend: Systemspannungsleitungen, die an eine Last angeschlossen sind; eine Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung, die mit den Systemspannungsleitungen verbunden ist; eine Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung, die mit den Systemspannungsleitungen verbunden ist; und eine Systemspannungssteuereinrichtung, welche die Spannung der Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung durch Änderung der Spannung der Systemspannungsleitungen ändert und damit erlaubt, daß elektrische Leistung von der Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung an die Systemsspannungsleitungen abgegeben wird und elektrische Leistung durch die Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung von den Systemspannungsleitungen aufgenommen wird.Hybrid power supply system comprising: System voltage lines, connected to a load; an energy type power supply device that is connected to the system voltage lines; a power type power supply device that is connected to the system voltage lines; and a system voltage control device, which change the voltage of the power type power supply device by change changes the voltage of the system voltage lines and thus allows electrical Power from the power type power device the system power lines are delivered and electrical power by the power type power supply device from the system power lines is recorded. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Systemspannungssteuereinrichtung die Systemspannung nach Maßgabe der für die Last erforderlichen elektrischen Leistung ändert.Hybrid power supply system according to claim 1, in which the system voltage control device the system voltage in accordance with the one for the Load required electrical power changes. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Systemspannungssteuereinrichtung die Systemspannung verringert, wenn elektrische Leistung an die Last zu liefern ist, und die Systemspannung erhöht, wenn elektrische Leistung von der Last zurückzuführen ist.Hybrid power supply system according to claim 1, in which the system voltage control device the system voltage decreased when electrical power is to be delivered to the load and increases the system tension, when electrical power is due to the load. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Systemspannungssteuereinrichtung einen Spannungscontroller mit einer variablen Ausgangsspannung umfaßt, der Ausgangsanschluß des Spannungscontrollers mit der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung in Reihe geschaltet ist, und ein durch die Reihenschaltung zwischen der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung und dem Ausgangsanschluß des Spannungscontrollers gebildeter Block parallel mit der Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung an die Systemspannungsleitungen angeschlossen ist.Hybrid power supply system according to claim 1, in which the system voltage control device has a voltage controller with a variable output voltage, the output terminal of the voltage controller connected in series with the energy type power supply device and one through the series connection between the power type power supply device and the output terminal of the Voltage controller formed block in parallel with the power type power supply device is connected to the system voltage lines. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine zusätzliche Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung, die gesondert von der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung vorgesehen ist, um elektrische Leistung an einen Eingangsanschluß des Spannungscontrollers zu liefern; und einen Leistungsversorgungsfehlerdetektor, der einen Fehler in der elektrischen Leistungsversorgungskapazität der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung feststellt; wobei, wenn der Fehler von dem Leistungsversorgungsfehlerdetektor festgestellt wird, die Systemspannungssteuereinrichtung so arbeitet, daß die fehlerhafte Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung im wesentlichen nicht benutzt wird und daß die Ausgangsspannung des Spannungscontrollers, der dann unter der elektrischen Leistung der zusätzlichen Leistungsversorgungs einrichtung arbeitet, im wesentlichen direkt an die Systemspannungsleitungen angelegt wird.The hybrid power supply system according to claim 4, further comprising: an additional power type power supply device that is separate from the power type power supply device to supply electric power to an input terminal of the voltage controller; and a power supply failure detector that detects an error in the electric power supply capacity of the power type power supply device; wherein, when the fault is detected by the power supply fault detector, the system voltage control device operates so that the faulty energy type power supply device is essentially not used and that the output voltage of the voltage controller, which then operates under the electrical power of the additional power supply device, is essentially directly on the system voltage line gene is created. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 4, bei dem die Systemspannungssteuereinrichtung ferner eine Vielzahl von Leistungsversorgungsmodulen umfaßt, die parallel an die Systemspannungsleitungen angeschlossen sind, wobei jedes Leistungsversorgungsmodul aus einem Block aufgebaut ist, der durch eine Reihenschaltung zwischen der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung und dem Ausgangsanschluß des Spannungscontrollers gebildet ist.Hybrid power supply system according to claim 4, in which the system voltage control device further includes a plurality of power supply modules that are connected in parallel to the system voltage lines are connected, each power supply module from one Block is built up by a series connection between the Energy type power supply device and the output terminal of the voltage controller is formed. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Systemspannungssteuereinrichtung ferner umfaßt eine Vielzahl von Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen, die mit den Systemspannungsleitungen verbunden sind, und Schaltern, die selektiv die Vielzahl von Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung in Reihe oder parallel mit den Systemspannungsleitungen verbinden, und wobei die Systemspannungssteuereinrichtung die Systemspannung abhängig davon ändert, ob die Vielzahl der Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen in Reihe oder parallel geschaltet sind.Hybrid power supply system according to claim 1, in which the system voltage control device further comprises a Variety of energy type power supplies that use the system power lines are connected, and switches that selectively select the variety of energy type power supply devices Connect in series or in parallel with the system voltage lines, and wherein the system voltage control means the system voltage dependent of whether or not the variety of energy type power supplies in Are connected in series or in parallel. Hybridleistungsversorgungssystem, umfassend: Ausgangsanschlüsse: eine Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung, die eine Vielzahl von Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen und Schaltelemente umfaßt, wobei die Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung die Vielzahl von Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen veranlaßt abwechselnd in Reihe und parallel zwischen die Ausgangsanschlüssen geschaltet zu sein, und zwar als Folge des Ein/Aus-Betriebs der Schaltelemente, und die Ausgangsspannung an die Ausgangsanschlüsse abgibt, wobei diese Ausgangsspannung auf einem Pegel ist, der dem Tastverhäitnis der Schaltelemente entspricht, eine zwischen die Ausgangsanschlüsse geschaltete Leistungstyp-Leistungsversorgungseinrichtung, und einen Controller, der einen Ein/Aus-Betrieb durch Ansteuerung der Schaltelemente der Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung ausführt und den Pegel der Ausgangsspannung durch Steuerung des Tastverhältnisses der Schaltelemente erhöht/verringert.Hybrid power supply system comprising: Output Connectors: a Serial / parallel DC chopper circuit that a variety of energy type power supplies and switching elements comprises the serial / parallel DC chopper circuit being the plurality of energy type power supplies alternately connected in series and in parallel between the output connections to be as a result of the on / off operation of the switching elements, and outputs the output voltage to the output terminals, this output voltage is at a level that corresponds to the duty cycle of the switching elements, a between the output ports switched power type power supply device, and one Controller that has an on / off operation by controlling the switching elements executes the serial / parallel DC chopper circuit and the level of the output voltage by controlling the duty cycle of the switching elements increased / decreased. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 8, bei dem die Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung ferner einen Stromweg zur Rückspeisung elektrischer Energie von den Ausgangsanschlüssen zu den Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen aufweist.Hybrid power supply system according to claim 8, where the serial / parallel DC chopper circuit also a current path for energy recovery electrical energy from the output terminals to the energy type power supplies having. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 9, bei dem die Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung ferner umfaßt: eine Drossel, die dazu dient, vorübergehend die elektrische Energie zu speichern, die von den Ausgangsanschlüssen zurückgespeist wird, und die gespeicherte elektrische Energie an die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtung abzugeben, und eine Stromsteueranordnung zur Steuerung des in der Drossel fließenden Stroms derart, daß die elektrische Energie in der Drossel gespeichert und abgegeben wird.Hybrid power supply system according to claim 9, where the serial / parallel DC chopper circuit also includes: a Throttle, which is used temporarily to store the electrical energy that is fed back from the output connections and the stored electrical energy to the energy type power supply device deliver, and a current control arrangement for controlling the flowing in the throttle Current such that the electrical energy is stored and released in the choke. Hybridleistungsversorgungssystem nach Anspruch 8, bei dem die Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung ferner Stromwege zur Rückspeisung elektrischer Energie von den Ausgangsanschlüssen gesondert zu den Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen aufweist.Hybrid power supply system according to claim 8, where the serial / parallel DC chopper circuit also current paths for regenerative electrical Energy separately from the output connections to the energy type power supply facilities. Hybridleistungsversorgungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Seriell/Parallel-Gleichstromstellerschaltung ferner eine Stromsteueranordnung umfaßt, die dazu dient, die Größe des Wiederaufladestroms für die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen zu steuern, wenn elektrische Energie von den Ausgangsanschlüssen an die Energietyp-Leistungsversorgungseinrichtungen zurückgespeist wird.Hybrid power supply system according to one of the Expectations 9 to 11, in which the serial / parallel DC chopper circuit further comprises a current control arrangement which serves to determine the size of the recharge current for the Control energy type power supplies when electrical Power from the output ports fed back the energy type power supply devices becomes.
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