JP2001128369A - Power supply apparatus - Google Patents
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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-
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はハイブリット電気自
動車等の電源装置に関し、特に双方向性のＤＣ−ＤＣコ
ンバータを使用する電源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply for a hybrid electric vehicle or the like, and more particularly to a power supply using a bidirectional DC-DC converter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】今日、広い分野で電源回路が使用され、
例えばハイブリット電気自動車に使用される電源回路で
は、走行用の高圧用バッテリー（高圧用直流電源）と電
装品等の駆動用バッテリー（低圧用直流電源）が使用さ
れ、ＤＣ−ＤＣコンバータを使用して充放電が行われて
いる。2. Description of the Related Art Today, power supply circuits are used in a wide range of fields,
For example, in a power supply circuit used in a hybrid electric vehicle, a high-voltage battery for driving (high-voltage DC power supply) and a driving battery for electric components (low-voltage DC power supply) are used, and a DC-DC converter is used. Charging and discharging are being performed.
【０００３】図４は上述のような電源回路に使用される
ＤＣ−ＤＣコンバータの回路例を示す図である。同図に
おいて、１は高圧用バッテリーであり、２は低圧用バッ
テリーである。また、高圧用バッテリー１には高圧側負
荷３が接続され、低圧用バッテリー２には低圧側負荷４
が接続されている。FIG. 4 is a diagram showing a circuit example of a DC-DC converter used in the above-described power supply circuit. In the figure, 1 is a high-voltage battery, and 2 is a low-voltage battery. A high-voltage load 3 is connected to the high-voltage battery 1, and a low-voltage load 4 is connected to the low-voltage battery 2.
Is connected.
【０００４】ここで、高圧側負荷３は、例えばハイブリ
ット電気自動車の駆動装置であり、高圧用バッテリー１
はこの高圧側負荷３を駆動すると共に、低圧用バッテリ
ー２を充電する。このため、高圧用バッテリー１の出力
を降圧し、低圧用バッテリー２に電源供給するための降
圧用ＤＣ−ＤＣコンバータ５が設けられ、低圧用バッテ
リー２を充電する。Here, the high-voltage side load 3 is, for example, a drive device of a hybrid electric vehicle, and includes a high-voltage battery 1.
Drives the high voltage side load 3 and charges the low voltage battery 2. For this purpose, a step-down DC-DC converter 5 for stepping down the output of the high-voltage battery 1 and supplying power to the low-voltage battery 2 is provided, and charges the low-voltage battery 2.
【０００５】また、高圧用バッテリー１は、接続された
発電機により充電されているため通常電圧低下は生じな
いが、システム全体が長時間非動作となった場合には、
自然放電で電圧低下を起こし発電機自体を起動させるこ
とができなくなることがあり、その際には、低圧用バッ
テリー２から昇圧用ＤＣ−ＤＣコンバータ６を使用し、
高圧用バッテリー１を充電する。Although the high-voltage battery 1 is charged by the connected generator, the voltage does not normally drop, but when the entire system is inactive for a long time,
In some cases, the voltage drop occurs due to natural discharge, and the generator itself cannot be started. In this case, the DC-DC converter 6 for boosting is used from the battery 2 for low voltage,
The high-voltage battery 1 is charged.
【０００６】一方、高圧側の電圧が高い場合、高圧側と
低圧側を絶縁するため、トランスを介装したＤＣ−ＤＣ
コンバータを設けた電源装置も提案されている。公開特
許公報平成１１−８９１０号は上記構成の電源装置であ
る。この公報には、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して主バ
ッテリーの電力を使用して補機バッテリーを充電し、ま
た逆に同じＤＣ−ＤＣコンバータを介して補機バッテリ
ーの電力を使用して主バッテリーを充電する技術が開示
されている。On the other hand, when the voltage on the high voltage side is high, a DC-DC with a transformer interposed is used to insulate the high voltage side from the low voltage side.
A power supply device provided with a converter has also been proposed. Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-8910 is a power supply device having the above configuration. This publication states that the auxiliary battery is charged using the power of the main battery via a DC-DC converter, and conversely, the main battery is charged using the power of the auxiliary battery via the same DC-DC converter. A charging technique is disclosed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図４に示したＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを使用する電源装置では、上記のように降
圧用のＤＣ−ＤＣコンバータと、昇圧用ＤＣ−ＤＣコン
バータを使用しなければならず、回路構成が大型化して
しまい、重量の重いものとなっている。The DC-D shown in FIG.
In the power supply device using the C converter, the step-down DC-DC converter and the step-up DC-DC converter must be used as described above, and the circuit configuration becomes large, and the weight becomes heavy. ing.
【０００８】また、公開特許公報平成１１−８９１０号
に記載の電源装置は、トランスを介装した絶縁型のＤＣ
−ＤＣコンバータを有した電源装置であり、非絶縁型で
高圧側・低圧側の双方向に充電可能な電源装置は提案さ
れていなかった。A power supply device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 11-8910 is an insulated type DC having a transformer.
-A power supply device having a DC converter, and a non-insulated power supply device that can be charged bidirectionally on a high voltage side and a low voltage side has not been proposed.
【０００９】本発明は、上記課題を解決するため、小型
軽量化を可能にした非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを
使用する電源装置を提供するものである。An object of the present invention is to provide a power supply device using a non-insulated type DC-DC converter which has been made smaller and lighter in order to solve the above problems.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明の請求
項１の態様によれば、高圧用の直流電源と低圧用の直流
電源とを有する電源装置であって、前記高圧用直流電源
と低圧用直流電源間に直列に接続された第１のスイッチ
ング手段及びリアクトルと、該第１のスイッチング手段
とリアクトルの接続点に一端が接続され、前記高圧用直
流電源と低圧用直流電源間に並列に接続された第２のス
イッチング手段とからなり、前記低圧用直流電源が所定
電圧となるように前記第１のスイッチング手段をオン、
オフし、そのオン、オフのタイミングに同期して前記第
２のスイッチング手段をオフ、オンすることにより前記
高圧用直流電源から前記低圧用直流電源側へ電力を供給
し、前記高圧用直流電源が所定電圧となるように前記第
２のスイッチング手段をオン、オフし、そのオン、オフ
のタイミングに同期して前記第１のスイッチング手段を
オフ、オンすることにより前記低圧用電源側から前記高
圧用直流電源へ電力を供給する制御手段とを有する電源
装置を提供することによって達成できる。According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus having a high-voltage DC power supply and a low-voltage DC power supply, wherein the high-voltage DC power supply is A first switching means and a reactor connected in series between the low-voltage DC power supplies, one end connected to a connection point between the first switching means and the reactor, and a parallel connection between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply; Connected to the second switching means, the first switching means is turned on so that the low-voltage DC power supply has a predetermined voltage,
The power supply is supplied from the high-voltage DC power supply to the low-voltage DC power supply by turning off and turning on the second switching means in synchronization with the on / off timing. The second switching means is turned on and off so as to have a predetermined voltage, and the first switching means is turned off and on in synchronization with the on and off timings, so that the low voltage power supply side supplies the high voltage This can be achieved by providing a power supply device having control means for supplying power to a DC power supply.
【００１１】ここで、高圧用直流電源は、大きな駆動電
力の供給用に使用され、例えば電気自動等における走行
用モータやパワーステアリングの駆動等に使用される。
また、低圧用直流電源は、比較的低電力の電力供給用に
使用され、例えば電装品の駆動電力として使用される。Here, the high-voltage DC power supply is used for supplying a large driving power, and is used, for example, for driving a traveling motor or a power steering in an electric automatic or the like.
The low-voltage DC power supply is used for supplying relatively low power, and is used, for example, as driving power for electrical components.
【００１２】また、双方向性のＤＣ−ＤＣコンバータ
は、通常高圧用直流電源から低圧用直流電源側に電力供
給し、高圧用直流電源の電力低下時において、低圧用直
流電源から高圧用直流電源に電力供給する構成である。A bidirectional DC-DC converter usually supplies power from a high-voltage DC power supply to a low-voltage DC power supply, and when the power of the high-voltage DC power supply decreases, the low-voltage DC power supply switches to a high-voltage DC power supply. Power is supplied to the power supply.
【００１３】第１のスイッチング手段、及び第２のスイ
ッチング手段は、電力用のスイッチング素子で構成さ
れ、例えば電力用トランジスタが使用される。そして、
低圧用直流電源を充電する場合、上記第２のスイッチン
グ手段をオフ、オン駆動しつつ、前記第１のスイッチン
グ手段を所定のタイミングでオン、オフ駆動し、高圧用
直流電源から低圧用直流電源側に電力供給を行い、低圧
用直流電源を充電する。一方、高圧用直流電源を充電す
る場合、上記第１のスイッチング手段をオフ、オン駆動
し、前記第２のスイッチング手段をオン、オフ駆動して
前記高圧用直流電源を充電する。The first switching means and the second switching means are constituted by power switching elements, for example, power transistors. And
When charging the low-voltage DC power supply, the first switching means is turned on and off at a predetermined timing while the second switching means is turned off and on, and the low-voltage DC power supply is switched from the high-voltage DC power supply to the low-voltage DC power supply. Power supply to charge the low-voltage DC power supply. On the other hand, when charging the high-voltage DC power supply, the first switching means is turned off and on, and the second switching means is turned on and off to charge the high-voltage DC power supply.
【００１４】このように制御手段の制御によって、第１
のスイッチング手段、及び第２のスイッチング手段を駆
動することで、必要に応じて低圧用直流電源及び高圧用
直流電源を充電することができ、高圧用直流電源と低圧
用直流電源間に配設された１つのＤＣ−ＤＣコンバータ
によって両方向の充電を行うことができる。As described above, the control of the control means allows the first
By driving the switching means and the second switching means, the low-voltage DC power supply and the high-voltage DC power supply can be charged as necessary, and are disposed between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply. Charging in both directions can be performed by another DC-DC converter.
【００１５】請求項２の記載は、前記請求項１記載の発
明において、前記第１及び第２のスイッチング手段は、
ともにボディダイオードを含む第１及び第２のＭＯＳＦ
ＥＴからなり、前記制御手段は、前記低圧用直流電源側
へ電力を供給する際には、前記第２のＭＯＳＦＥＴをオ
フすると共に、前記第１のＭＯＳＦＥＴをオン、オフ
し、該第１のＭＯＳＦＥＴがオフしているときは前記第
２のＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを介して電流が還
流するようにし、前記高圧用直流電源へ電力を供給する
際には、前記第１のＭＯＳＦＥＴをオフすると共に、前
記第２のＭＯＳＦＥＴをオン、オフし、該第２のＭＯＳ
ＦＥＴがオフしているときは前記第１のＭＯＳＦＥＴの
ボディダイオードを介して電流を前記高圧用直流電源へ
供給するようにした構成である。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first and second switching means include:
First and second MOSFs each including a body diode
When power is supplied to the low-voltage DC power supply side, the control means turns off the second MOSFET, turns on and off the first MOSFET, and turns off the first MOSFET. Is turned off through the body diode of the second MOSFET, and when supplying power to the high-voltage DC power supply, the first MOSFET is turned off, and Turn on and off the second MOSFET, and
When the FET is off, current is supplied to the high-voltage DC power supply via the body diode of the first MOSFET.
【００１６】このように構成することにより、ＭＯＳト
ランジスタはボディーダイオードを有しているため、別
部品としてダイオードを設ける必要がなく、回路構成を
簡素化することができる。With this configuration, since the MOS transistor has a body diode, there is no need to provide a diode as a separate component, and the circuit configuration can be simplified.
【００１７】請求項３の記載は、前記請求項１記載の発
明において、前記第１及び第２のスイッチング手段は、
それぞれ第１及び第２のＭＯＳＦＥＴからなり、前記制
御手段は、前記低圧用直流電源側へ電力を供給する際に
は、前記第１のＭＯＳＦＥＴをオン、オフすると共に、
該第１のＭＯＳＦＥＴのオン、オフに同期して前記第２
のＭＯＳＦＥＴをオフ、オンし、前記高圧用直流電源へ
電力を供給する際には、前記第２のＭＯＳＦＥＴをオ
ン、オフすると共に、該第２のＭＯＳＦＥＴのオン、オ
フに同期して前記第１のＭＯＳＦＥＴをオフ、オンする
構成である。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first and second switching means include:
The control means comprises first and second MOSFETs, and the control means turns on and off the first MOSFET when supplying power to the low-voltage DC power supply,
The second MOSFET is synchronized with the ON / OFF of the first MOSFET.
When the MOSFET is turned off and on to supply power to the high-voltage DC power supply, the second MOSFET is turned on and off, and the first MOSFET is synchronized with the on and off of the second MOSFET. Is turned off and on.
【００１８】このように構成することにより、ＭＯＳＦ
ＥＴがオンすることによって、ダイオードでの損出に比
べて低い損出となるＭＯＳＦＥＴを流れることになるの
で、電力損出を減少させることができる。With this configuration, the MOSF
When the ET is turned on, the power flows through a MOSFET having a lower loss than that of the diode, so that the power loss can be reduced.
【００１９】上記課題は請求項４の態様によれば、高圧
及び低圧で駆動される装置を搭載し、前記請求項１乃至
３の何れか１つの記載の電源装置によりそれぞれの装置
を駆動する、直流電源を二つ有した自動車を提供するこ
とによって達成できる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus driven by a high voltage and a low voltage, and each apparatus is driven by the power supply according to any one of the first to third aspects. This can be achieved by providing an automobile having two DC power supplies.
【００２０】本例は請求項１乃至３の何れか１つの記載
の電源装置を電気自動車等に適用する構成である。上記
課題は請求項５の態様によれば、高圧用の直流電源と低
圧用の直流電源とを有し、前記高圧用直流電源と低圧用
直流電源間に直列に接続された第１のスイッチング手段
及びリアクトルと、該第１のスイッチング手段とリアク
トルの接続点に一端が接続され、前記高圧用直流電源と
低圧用直流電源間に並列に接続された第２のスイッチン
グ手段とからなる電源装置の制御方法であって、前記高
圧用直流電源から低圧用直流電源側へ電力を供給する際
には、前記低圧用直流電源が所定電圧となるように前記
第１のスイッチング手段をオン、オフし、そのオン、オ
フのタイミングに同期して前記第２のスイッチング手段
をオフ、オンし、前記低圧用直流電源側から高圧用直流
電源へ電力を供給する際には、前記高圧用直流電源が所
定電圧となるように前記第２のスイッチング手段をオ
ン、オフし、そのオン、オフのタイミングに同期して前
記第１のスイッチング手段をオフ、オンする電源装置の
制御方法を提供することによって達成できる。This embodiment has a configuration in which the power supply device according to any one of claims 1 to 3 is applied to an electric vehicle or the like. According to an aspect of the present invention, a first switching means includes a high-voltage DC power supply and a low-voltage DC power supply, and is connected in series between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply. And a reactor and a second switching means connected at one end to a connection point between the first switching means and the reactor and connected in parallel between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply. When supplying power from the high-voltage DC power supply to the low-voltage DC power supply side, the first switching means is turned on and off so that the low-voltage DC power supply has a predetermined voltage. On, the second switching means is turned off and on in synchronization with the timing of off, when supplying power from the low-voltage DC power supply side to the high-voltage DC power supply, the high-voltage DC power supply and the predetermined voltage Become Sea urchin and the second turn on the switching means off, can be achieved that on the synchronization with the timing of the off first turn off the switching unit, by providing a control method of the on-power supply unit.
【００２１】本例は請求項１記載の電源装置に対して、
当該電源装置の制御方法であり、このように構成するこ
とによっても高圧用直流電源と低圧用直流電源間に配設
された１つのＤＣ−ＤＣコンバータによって両方向の充
電処理を行うことができる。In this embodiment, the power supply device according to claim 1 is
This is a control method for the power supply device. With this configuration, the charging process in both directions can be performed by one DC-DC converter disposed between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のＤＣ−
ＤＣコンバータを使用した電源装置の回路図である。
尚、本実施形態に使用する電源装置は、例えばハイブリ
ット電気自動車の電源装置に使用され、単一のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを使用する電源装置である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the DC-
It is a circuit diagram of a power supply device using a DC converter.
The power supply device used in the present embodiment is used for a power supply device of a hybrid electric vehicle, for example, and a single DC-D
This is a power supply device that uses a C converter.
【００２３】同図において、高圧用バッテリー１０は、
例えばパワーステアリングやパワーウインドウ、ワイパ
ー等の駆動に必要な電力を供給するバッテリーであり、
例えば４２Ｖの出力電圧を有する。また、高圧用バッテ
リー１０は、例えば不図示の駆動モータを発電機として
使用することによって電力供給を受ける。In FIG. 1, a high-voltage battery 10
For example, it is a battery that supplies power necessary for driving power steering, power windows, wipers, etc.
For example, it has an output voltage of 42V. The high-voltage battery 10 is supplied with electric power by using, for example, a drive motor (not shown) as a generator.
【００２４】また、上記高圧用バッテリー１０には並列
にコンデンサＣ１が接続され、リップルの除去を行う。
また、低圧用バッテリー１１は、例えばハイブリット電
気自動車の方向指示器や表示パネル、室内ランプ、カー
ラジオやカーステレオ等の電装品の電源として使用さ
れ、例えば１４Ｖの出力電圧を有する。この低圧用バッ
テリー１１は、通常上述の高圧用バッテリー１０から電
力供給を受け、上記所定電圧に充電されている。また、
後述するように、高圧用バッテリー１０が電圧低下を起
こした場合、充電用電源としても使用される。A capacitor C1 is connected in parallel to the high-voltage battery 10 to remove ripples.
The low-voltage battery 11 is used as a power source for electrical components such as a turn signal indicator and a display panel of a hybrid electric vehicle, an indoor lamp, a car radio, and a car stereo, and has an output voltage of, for example, 14V. The low-voltage battery 11 is usually supplied with power from the high-voltage battery 10 and is charged to the predetermined voltage. Also,
As will be described later, when the voltage of the high-voltage battery 10 drops, it is also used as a charging power source.
【００２５】また、上記低圧用バッテリー１１にも並列
にコンデンサＣ２が接続され、リップルの除去を行う。
ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２、リアクトル１２、及び
上述のコンデンサＣ１、Ｃ２は、一つのＤＣ−ＤＣコン
バータであり、双方向性のＤＣ−ＤＣコンバータを構成
する。ここで、ＭＯＳトランジスタＱ１はボディーダイ
オードＤ１を有し、高圧用バッテリー１０の出力を降圧
する際オン、オフ駆動する。また、高圧用バッテリー１
０を充電する際にはボディーダイオードＤ１が使用され
る。A capacitor C2 is also connected in parallel to the low-voltage battery 11 to remove ripples.
The MOS transistors Q1, Q2, the reactor 12, and the above-mentioned capacitors C1, C2 are one DC-DC converter, and constitute a bidirectional DC-DC converter. Here, the MOS transistor Q1 has a body diode D1 and is turned on and off when stepping down the output of the high voltage battery 10. In addition, high voltage battery 1
When charging 0, the body diode D1 is used.
【００２６】また、ＭＯＳトランジスタＱ２もボディー
ダイオードＤ２を有し、低圧用バッテリー１１の出力を
昇圧する際オン、オフ駆動する。また、低圧用バッテリ
ー１１を充電する際にはボディーダイオードＤ２が使用
される。The MOS transistor Q2 also has a body diode D2, and is turned on and off when boosting the output of the low-voltage battery 11. When charging the low-voltage battery 11, the body diode D2 is used.
【００２７】また、リアクトル１２は高圧用バッテリー
１０を充電する際、ＭＯＳトランジスタＱ２をオン駆動
させたときに磁気エネルギーを蓄積し、ＭＯＳトランジ
スタＱ２がオフ駆動されたときに低圧用バッテリー１１
の出力電圧を昇圧する。When charging the high-voltage battery 10, the reactor 12 stores magnetic energy when the MOS transistor Q2 is turned on, and stores the magnetic energy when the MOS transistor Q2 is turned off.
The output voltage of is increased.
【００２８】一方、制御回路１３は上記ＭＯＳトランジ
スタＱ１、Ｑ２のスイッチング制御を行う制御回路であ
り、例えば高圧用バッテリー１０、低圧用バッテリー１
１の電圧の情報が供給されている。この制御回路１３の
出力は、不図示のドライブ回路に供給され、制御回路１
３の制御に基づくドライブ信号によってＭＯＳトランジ
スタＱ１、及びＱ２を駆動する。On the other hand, the control circuit 13 is a control circuit for controlling the switching of the MOS transistors Q1 and Q2, for example, the high-voltage battery 10 and the low-voltage battery 1
1 is supplied. The output of the control circuit 13 is supplied to a drive circuit (not shown), and the control circuit 1
The MOS transistors Q1 and Q2 are driven by a drive signal based on the control of No. 3.
【００２９】以上の構成のＤＣ−ＤＣコンバータを使用
した電源回路の回路駆動を説明する。先ず、低圧用バッ
テリー１１の充電処理（低圧側負荷への電力供給処理）
について説明する。Circuit driving of the power supply circuit using the DC-DC converter having the above configuration will be described. First, the charging process of the low-voltage battery 11 (the process of supplying power to the low-voltage side load)
Will be described.
【００３０】通常、装置が駆動を行うと、低圧用バッテ
リー１１は前述の電装品等に電力供給を行い、除々に電
圧低下を起こす。先ず、制御回路１３はＭＯＳトランジ
スタＱ２のゲートに、例えばロー信号を出力し、ＭＯＳ
トランジスタＱ２をオフ状態に設定する。次に、ＭＯＳ
トランジスタＱ１のゲートに対してドライブ信号を出力
し、ＭＯＳトランジスタＱ１をオン、オフ駆動させる。
また、この時のオン、オフ駆動の周期は検出した低圧用
バッテリー１１の電圧値による。例えば、低圧用バッテ
リー１１の電圧レベルが上記基準値よりかなり低いとき
には、オン、オフ駆動のオン時間は長いものとなり、低
圧用バッテリー１１の電圧レベルが上記基準値に近づく
と、オン、オフ駆動のオン時間が短くなるように制御す
る。Normally, when the apparatus is driven, the low-voltage battery 11 supplies power to the above-mentioned electrical components and the like, and gradually causes a voltage drop. First, the control circuit 13 outputs, for example, a low signal to the gate of the MOS transistor Q2,
The transistor Q2 is turned off. Next, MOS
A drive signal is output to the gate of the transistor Q1, and the MOS transistor Q1 is turned on and off.
The ON / OFF driving cycle at this time depends on the detected voltage value of the low-voltage battery 11. For example, when the voltage level of the low-voltage battery 11 is significantly lower than the reference value, the on-time of the on / off driving becomes long, and when the voltage level of the low-voltage battery 11 approaches the reference value, the on / off driving is performed. Control so that the on-time is short.
【００３１】このようにＭＯＳトランジスタＱ１を駆動
制御することにより、高圧用バッテリー１０からパルス
状の電力がリアクトル１２に供給され、このリアクトル
１２とコンデンサＣ２によって供給電力は整流され、低
圧用バッテリー１１を充電すると共に、低圧側負荷への
電力供給を行う。By driving and controlling the MOS transistor Q1 in this manner, pulsed power is supplied from the high voltage battery 10 to the reactor 12, and the supplied power is rectified by the reactor 12 and the capacitor C2. While charging, power is supplied to the low-voltage side load.
【００３２】尚、図２は上述の処理を、各素子の電圧変
化、及び電流変化で説明するための図である。また、図
１には上記電圧、及び電流の検出位置を示す。すなわ
ち、ＭＯＳトランジスタＱ１の両端の電圧をＶds1で示
し、ＭＯＳトランジスタＱ２の両端の電圧をＶds2で示
し、リアクトル１２の両端の電圧をＶLで示す。また、
ＭＯＳトランジスタＱ１に流れる電流をＩD1で示し、Ｍ
ＯＳトランジスタＱ２に流れる電流をＩD2で示す。さら
に、高圧用バッテリー１０の電圧をＥ１で示し、低圧用
バッテリー１１の電圧をＥ２で示す。FIG. 2 is a diagram for explaining the above-described processing by a voltage change and a current change of each element. FIG. 1 shows the detection positions of the voltage and the current. That is, the voltage across the MOS transistor Q1 is denoted by Vds1, the voltage across the MOS transistor Q2 is denoted by Vds2, and the voltage across the reactor 12 is denoted by VL. Also,
The current flowing through the MOS transistor Q1 is indicated by ID1,
The current flowing through the OS transistor Q2 is indicated by ID2. Further, the voltage of the high-voltage battery 10 is indicated by E1, and the voltage of the low-voltage battery 11 is indicated by E2.
【００３３】上述の設定において、ＭＯＳトランジスタ
Ｑ１は図２に示すのタイミングでオン、オフ駆動し、
ＭＯＳトランジスタＱ１がオンの時、同図のに示す電
流ＩD1が流れ、ＭＯＳトランジスタＱ１がオフの時、ボ
ディーダイオードＤ２を介して同図のに示す電流ＩD2
を流す。したがって、リアクトル１２には同図にで示
す電流ＩLが流れ、低圧用バッテリー１１を充電する。
尚、リアクトル１２の電圧ＶLは、同図にで示す電圧
波形となる。In the above setting, the MOS transistor Q1 is turned on and off at the timing shown in FIG.
When the MOS transistor Q1 is turned on, the current ID1 shown in the figure flows, and when the MOS transistor Q1 is turned off, the current ID2 shown in the figure through the body diode D2.
Flow. Therefore, the current IL shown in FIG. 1 flows through the reactor 12 to charge the low-voltage battery 11.
The voltage VL of the reactor 12 has a voltage waveform shown in FIG.
【００３４】一方、高圧用バッテリー１０についても、
システム全体が長時間非動作となった場合には自然放電
で電圧低下を生じることがある。制御回路１３では、上
述のように高圧用バッテリー１０の電圧情報もモニタし
ており、高圧用バッテリー１０が予め設定した電圧以下
になるとき、高圧用バッテリー１０への充電処理を開始
する。On the other hand, for the high-voltage battery 10,
If the entire system is not operated for a long time, a voltage drop may occur due to spontaneous discharge. The control circuit 13 also monitors the voltage information of the high-voltage battery 10 as described above, and starts charging the high-voltage battery 10 when the voltage of the high-voltage battery 10 falls below a preset voltage.
【００３５】すなわち、制御回路１３の制御に基づき、
ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに例えばロー信号を出
力し、ＭＯＳトランジスタＱ１をオフ状態に設定する。
次に、ＭＯＳトランジスタＱ２のゲートにドライブ信号
を出力し、ＭＯＳトランジスタＱ２をオン、オフ駆動す
る。この駆動により、低圧用バッテリー１１からリアク
トル１２を介してＭＯＳトランジスタＱ１に電流が供給
され、ＭＯＳトランジスタＱ１がオフ状態に設定されて
いることからボディーダイオードＤ１を介して高圧用バ
ッテリー１０が充電される。That is, based on the control of the control circuit 13,
For example, a low signal is output to the gate of the MOS transistor Q1, and the MOS transistor Q1 is turned off.
Next, a drive signal is output to the gate of the MOS transistor Q2 to drive the MOS transistor Q2 on and off. By this driving, a current is supplied from the low-voltage battery 11 to the MOS transistor Q1 via the reactor 12, and since the MOS transistor Q1 is set to the off state, the high-voltage battery 10 is charged via the body diode D1. .
【００３６】具体的には、図３に示す駆動タイミングの
波形となる。すなわち、ＭＯＳトランジスタＱ２を図３
に示すのタイミングでオン、オフ駆動し、ＭＯＳトラ
ンジスタＱ２がオンの時、ＭＯＳトランジスタＱ２を介
して同図のに示す電流ＩD2を流し、ＭＯＳトランジス
タＱ２がオフの時、ボディーダイオードＤ１を介して同
図のに示す電流ＩD1を流す。したがって、リアクトル
１２には同図にで示す電流ＩLが流れ、高圧用バッテ
リー１０を充電する。尚、リアクトル１２の電圧ＶL
は、同図に′で示す電圧波形となる。Specifically, the waveform of the driving timing shown in FIG. 3 is obtained. That is, the MOS transistor Q2 is
When the MOS transistor Q2 is on, the current ID2 shown in the figure flows through the MOS transistor Q2, and when the MOS transistor Q2 is off, the same current flows through the body diode D1. A current ID1 shown in FIG. Therefore, a current IL shown in FIG. 1 flows through the reactor 12 to charge the high-voltage battery 10. The voltage VL of the reactor 12
Has a voltage waveform indicated by 'in FIG.
【００３７】以上のように、本発明によればＭＯＳトラ
ンジスタＱ１、Ｑ２、リアクトル１２で構成されるＤＣ
−ＤＣコンバータによって低圧用バッテリー１１の充
電、及び高圧用バッテリー１０の充電を行うことがで
き、単一のＤＣ−ＤＣコンバータを用いて高圧用バッテ
リー１０と低圧用バッテリー１１の両方の充電を行うこ
とができる。As described above, according to the present invention, the DC composed of the MOS transistors Q1, Q2 and the reactor 12 is provided.
-The low-voltage battery 11 and the high-voltage battery 10 can be charged by the DC converter, and both the high-voltage battery 10 and the low-voltage battery 11 are charged using a single DC-DC converter. Can be.
【００３８】したがって、本実施形態の電源装置によれ
ば、単一のＤＣ−ＤＣコンバータを使用するので、電源
装置を小型、軽量化することができる。尚、上述の実施
形態の説明では、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２を用い
てスイッチング素子を構成したが、ＭＯＳトランジスタ
Ｑ１、Ｑ２に限らず、ＩＧＢＴ等のパワートランジスタ
を用いてスイッチング素子を構成してもよい。Therefore, according to the power supply device of the present embodiment, since a single DC-DC converter is used, the power supply device can be reduced in size and weight. In the description of the above embodiment, the switching element is configured using the MOS transistors Q1 and Q2. However, the switching element is not limited to the MOS transistors Q1 and Q2, and may be configured using a power transistor such as an IGBT. .
【００３９】また、上述の実施形態の説明では、ボディ
ーダイオードＤ１及びＤ２を使用したが、図２に示す降
圧処理時、ＭＯＳトランジスタＱ２をＭＯＳトランジス
タＱ１とは逆のタイミングで駆動し、ボディーダイオー
ドＤ２に流す電流ＩD2をＭＯＳトランジスタＱ２に流す
構成としてもよい。このように構成することにより、損
出の少ない同期整流駆動を行うことができる。In the above embodiment, the body diodes D1 and D2 are used. However, in the step-down process shown in FIG. 2, the MOS transistor Q2 is driven at a timing opposite to that of the MOS transistor Q1, and the body diode D2 is driven. The current ID2 flowing through the MOS transistor Q2 may be configured to flow through the MOS transistor Q2. With this configuration, synchronous rectification driving with less loss can be performed.
【００４０】また、図３に示す昇圧処理時、ＭＯＳトラ
ンジスタＱ１をＭＯＳトランジスタＱ２とは逆のタイミ
ングで駆動し、ボディーダイオードＤ１に流す電流ＩD1
をＭＯＳトランジスタＱ１に流す構成とし、損出の少な
い同期整流駆動を行うことができる。In the boosting process shown in FIG. 3, the MOS transistor Q1 is driven at a timing opposite to that of the MOS transistor Q2, and the current ID1 flowing to the body diode D1 is driven.
Is supplied to the MOS transistor Q1, and synchronous rectification driving with less loss can be performed.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば非
絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを使用した電源装置にお
いて、単一のＤＣ−ＤＣコンバータを使用するので電源
装置を小型化することができ、また軽量化することがで
きる。As described above, according to the present invention, in a power supply device using a non-insulated DC-DC converter, since a single DC-DC converter is used, the power supply device can be downsized. And lighter weight.
【００４２】また、同期整流を行うことによって、損出
を軽減することもできる。Further, by performing synchronous rectification, loss can be reduced.
【図１】本実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータを使用した
電源装置の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a power supply device using a DC-DC converter of the present embodiment.
【図２】降圧処理の際の電圧及び電流波形図である。FIG. 2 is a diagram showing voltage and current waveforms at the time of a step-down process.
【図３】昇圧処理の際の電圧及び電流波形図である。FIG. 3 is a diagram showing voltage and current waveforms at the time of boosting processing.
【図４】従来例のＤＣ−ＤＣコンバータを使用した電源
装置の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a power supply device using a conventional DC-DC converter.
１０ 高圧用バッテリー １１ 低圧用バッテリー １２ リアクトル １３ 制御回路 Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ Ｑ１、Ｑ２ ＭＯＳトランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 High voltage battery 11 Low voltage battery 12 Reactor 13 Control circuit C1, C2 Capacitor Q1, Q2 MOS transistor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 3/155 Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ 3/28 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｃ Ｆターム(参考） 5G003 AA04 BA01 CA11 CC07 GA01 GB03 5H115 PG04 PI15 PI16 PI30 PU01 PV02 PV24 QA06 QA07 TI05 5H730 AS05 AS11 AS17 BB02 BB03 BB06 BB13 BB14 DD04 FG01──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02M 3/155 H02M 3/28 H 3/28 B60K 9/00 CF term (Reference) 5G003 AA04 BA01 CA11 CC07 GA01 GB03 5H115 PG04 PI15 PI16 PI30 PU01 PV02 PV24 QA06 QA07 TI05 5H730 AS05 AS11 AS17 BB02 BB03 BB06 BB13 BB14 DD04 FG01
Claims (5)
を有する電源装置であって、 前記高圧用直流電源と低圧用直流電源間に直列に接続さ
れた第１のスイッチング手段及びリアクトルと、 該第１のスイッチング手段とリアクトルの接続点に一端
が接続され、前記高圧用直流電源と低圧用直流電源間に
並列に接続された第２のスイッチング手段と、 前記低圧用直流電源が所定電圧となるように前記第１の
スイッチング手段をオン、オフし、そのオン、オフのタ
イミングに同期して前記第２のスイッチング手段をオ
フ、オンすることにより前記高圧用直流電源から前記低
圧用直流電源側へ電力を供給し、前記高圧用直流電源が
所定電圧となるように前記第２のスイッチング手段をオ
ン、オフし、そのオン、オフのタイミングに同期して前
記第１のスイッチング手段をオフ、オンすることにより
前記低圧用直流電源側から前記高圧用直流電源へ電力を
供給する制御手段と、 を有することを特徴とする電源装置。1. A power supply device having a high-voltage DC power supply and a low-voltage DC power supply, comprising: a first switching unit and a reactor connected in series between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply. A second switching means connected at one end to a connection point between the first switching means and the reactor, and connected in parallel between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply; The first switching means is turned on and off, and the second switching means is turned off and on in synchronization with the on and off timings of the first switching means. And the second switching means is turned on and off so that the high-voltage DC power supply has a predetermined voltage, and the first switching means is synchronized with the on / off timing. Control means for supplying power from the low-voltage DC power supply to the high-voltage DC power supply by turning off and on the switching means.
は、ともにボディダイオードを含む第１及び第２のＭＯ
ＳＦＥＴからなり、 前記制御手段は、前記低圧用直流電源側へ電力を供給す
る際には、前記第２のＭＯＳＦＥＴをオフすると共に、
前記第１のＭＯＳＦＥＴをオン、オフし、該第１のＭＯ
ＳＦＥＴがオフしているときは前記第２のＭＯＳＦＥＴ
のボディダイオードを介して電流が還流するようにし、
前記高圧用直流電源へ電力を供給する際には、前記第１
のＭＯＳＦＥＴをオフすると共に、前記第２のＭＯＳＦ
ＥＴをオン、オフし、該第２のＭＯＳＦＥＴがオフして
いるときは前記第１のＭＯＳＦＥＴのボディダイオード
を介して電流を前記高圧用直流電源へ供給するようにし
たことを特徴とする請求項１記載の電源装置。2. The first and second switching means include first and second MOs each including a body diode.
When supplying power to the low-voltage DC power supply side, the control means turns off the second MOSFET,
The first MOSFET is turned on and off, and the first MO
When the SFET is off, the second MOSFET
So that the current flows back through the body diode of
When supplying power to the high-voltage DC power supply, the first
Of the second MOSF
2. The method according to claim 1, wherein the ET is turned on and off, and when the second MOSFET is off, a current is supplied to the high-voltage DC power supply via a body diode of the first MOSFET. 2. The power supply device according to 1.
は、それぞれ第１及び第２のＭＯＳＦＥＴからなり、 前記制御手段は、前記低圧用直流電源側へ電力を供給す
る際には、前記第１のＭＯＳＦＥＴをオン、オフすると
共に、該第１のＭＯＳＦＥＴのオン、オフに同期して前
記第２のＭＯＳＦＥＴをオフ、オンし、前記高圧用直流
電源へ電力を供給する際には、前記第２のＭＯＳＦＥＴ
をオン、オフすると共に、該第２のＭＯＳＦＥＴのオ
ン、オフに同期して前記第１のＭＯＳＦＥＴをオフ、オ
ンすることを特徴とする請求項１記載の電源装置。3. The first and second switching means include first and second MOSFETs, respectively, and the control means, when supplying power to the low-voltage DC power supply side, uses the first and second MOSFETs. When turning on / off the MOSFET and turning on / off the second MOSFET in synchronization with turning on / off the first MOSFET and supplying power to the high-voltage DC power supply, the second MOSFET
2. The power supply device according to claim 1, wherein the first MOSFET is turned on and off, and the first MOSFET is turned off and on in synchronization with the on and off of the second MOSFET.
し、前記請求項１乃至３の何れか１つの記載の電源装置
によりそれぞれの装置を駆動する、直流電源を二つ有し
た自動車。4. An automobile having two DC power supplies, mounted with a device driven at a high voltage and a low voltage, and driven by the power device according to any one of claims 1 to 3.
を有し、前記高圧用直流電源と低圧用直流電源間に直列
に接続された第１のスイッチング手段及びリアクトル
と、該第１のスイッチング手段とリアクトルの接続点に
一端が接続され、前記高圧用直流電源と低圧用直流電源
間に並列に接続された第２のスイッチング手段とからな
る電源装置の制御方法であって、 前記高圧用直流電源から低圧用直流電源側へ電力を供給
する際には、前記低圧用直流電源が所定電圧となるよう
に前記第１のスイッチング手段をオン、オフし、そのオ
ン、オフのタイミングに同期して前記第２のスイッチン
グ手段をオフ、オンし、 前記低圧用直流電源側から高圧用直流電源へ電力を供給
する際には、前記高圧用直流電源が所定電圧となるよう
に前記第２のスイッチング手段をオン、オフし、そのオ
ン、オフのタイミングに同期して前記第１のスイッチン
グ手段をオフ、オンすることを特徴とする電源装置の制
御方法。5. A first switching means and a reactor having a high-voltage DC power supply and a low-voltage DC power supply, and connected in series between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply; And a second switching means connected in parallel between the high-voltage DC power supply and the low-voltage DC power supply, one end of which is connected to a connection point between the switching means and the reactor. When power is supplied from the DC power supply to the low-voltage DC power supply side, the first switching means is turned on and off so that the low-voltage DC power supply has a predetermined voltage, and is synchronized with the on / off timing. Turning off and on the second switching means, and when supplying power from the low-voltage DC power supply to the high-voltage DC power supply, the second high-voltage DC power supply is set to a predetermined voltage. Sui On the quenching means, OFF, and the control method of the on-the in synchronization with the timing of the off-first off the switching means, the power supply apparatus characterized by turning on.
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|---|---|---|---|
| JP30377899A JP2001128369A (en) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | Power supply apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070109 |