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.