JP2002218667A - バッテリー用電力回路および自動車のバッテリー用電力回路 - Google Patents
バッテリー用電力回路および自動車のバッテリー用電力回路Info
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 DC/DCコンバータやバッテリーを小容量で小
型なものとする。 【解決手段】 負荷が接続された第1のバッテリー群と
第2のバッテリー群とを互いに直列に接続し、前記第1の
バッテリー群と前記第2のバッテリー群との間で電力を
移行させるためのDC/DCコンバータを備えた。
型なものとする。 【解決手段】 負荷が接続された第1のバッテリー群と
第2のバッテリー群とを互いに直列に接続し、前記第1の
バッテリー群と前記第2のバッテリー群との間で電力を
移行させるためのDC/DCコンバータを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の電圧レベ
ルの出力を有する、自動車などに用いられるバッテリー
用電力回路に関するものである。
ルの出力を有する、自動車などに用いられるバッテリー
用電力回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１５は、TOYOTA Technical Review Vo
l.50 No.1 Jun. 2000 p37等に記載された従来の自動車
のバッテリー用電力回路である。図において、７はエン
ジン、６は第１の動力伝達体８を通して動力をエンジン
に伝える電動機、５は電動機６に電力を伝える電力変換
回路、２００は複数の直列接続されたバッテリーからな
り電力変換回路５と接続されたバッテリー群で通常は定
格電圧３６Ｖである。９０はバッテリー群２００に接続
された負荷Ｂ、３００はバッテリー群の電圧を降圧する
DC/DCコンバータ、１００はDC/DCコンバータ３００によ
って充電されるバッテリーで通常は定格電圧１２Ｖであ
り、８はバッテリー群１００に接続された負荷Ａであ
る。通常、負荷Ａは１４Ｖ系負荷、負荷Ｂは４２Ｖ系負
荷と呼ばれている。９は初期始動用のキースイッチであ
り、１０は初期始動時に回転し、第２の動力伝達体１１
にてエンジンに動力を伝達するセルモータである。ここ
で第１の動力伝達体８、第２の動力伝達体１１は、電動
機６とエンジン７、またはセルモータ１０とエンジン
７、を軸にて直結するもの、あるいはベルトで間接的に
結合するもの、またギアで間接的に伝達するもの等いず
れの電力伝達手段であっても構わない。
l.50 No.1 Jun. 2000 p37等に記載された従来の自動車
のバッテリー用電力回路である。図において、７はエン
ジン、６は第１の動力伝達体８を通して動力をエンジン
に伝える電動機、５は電動機６に電力を伝える電力変換
回路、２００は複数の直列接続されたバッテリーからな
り電力変換回路５と接続されたバッテリー群で通常は定
格電圧３６Ｖである。９０はバッテリー群２００に接続
された負荷Ｂ、３００はバッテリー群の電圧を降圧する
DC/DCコンバータ、１００はDC/DCコンバータ３００によ
って充電されるバッテリーで通常は定格電圧１２Ｖであ
り、８はバッテリー群１００に接続された負荷Ａであ
る。通常、負荷Ａは１４Ｖ系負荷、負荷Ｂは４２Ｖ系負
荷と呼ばれている。９は初期始動用のキースイッチであ
り、１０は初期始動時に回転し、第２の動力伝達体１１
にてエンジンに動力を伝達するセルモータである。ここ
で第１の動力伝達体８、第２の動力伝達体１１は、電動
機６とエンジン７、またはセルモータ１０とエンジン
７、を軸にて直結するもの、あるいはベルトで間接的に
結合するもの、またギアで間接的に伝達するもの等いず
れの電力伝達手段であっても構わない。
【０００３】まず図１５において動作を説明する。電力
変換回路５は、バッテリー群２００の電圧を交流もしく
は断続直流に変換し、電動機６を回転させ、エンジン７
を始動させる。自動車運転中の一時停止（信号停止や渋
滞など）期間中エンジン７を止め、再スタートの必要が
生じたときにあらためてエンジン７を始動させることに
より、一時停止中の無駄な燃料消費の抑制が可能なこと
は、広く一般に知られている（アイドルストップ動
作）。しかし、この再スタートの際に、アクセルペダル
等を踏み込むことによってスムーズにエンジン７を再始
動させ、さらには自動車の動き開始へとつなげるために
は、短時間のうちにエンジン７の始動に必要な動力を供
給する必要がある。これを実現するために、バッテリー
群２００に３６Ｖの電圧を保有させ、電力変換回路５を
通して電動機６に大電流を流し、大きな瞬時パワーを電
動機６に伝える構成が提案されている。燃料によるエン
ジン７の回転中には、エンジン７の動力が電動機６に伝
わり逆に発電するため、電力変換回路５を通して、バッ
テリー群２００は３６Ｖまで充電される。
変換回路５は、バッテリー群２００の電圧を交流もしく
は断続直流に変換し、電動機６を回転させ、エンジン７
を始動させる。自動車運転中の一時停止（信号停止や渋
滞など）期間中エンジン７を止め、再スタートの必要が
生じたときにあらためてエンジン７を始動させることに
より、一時停止中の無駄な燃料消費の抑制が可能なこと
は、広く一般に知られている（アイドルストップ動
作）。しかし、この再スタートの際に、アクセルペダル
等を踏み込むことによってスムーズにエンジン７を再始
動させ、さらには自動車の動き開始へとつなげるために
は、短時間のうちにエンジン７の始動に必要な動力を供
給する必要がある。これを実現するために、バッテリー
群２００に３６Ｖの電圧を保有させ、電力変換回路５を
通して電動機６に大電流を流し、大きな瞬時パワーを電
動機６に伝える構成が提案されている。燃料によるエン
ジン７の回転中には、エンジン７の動力が電動機６に伝
わり逆に発電するため、電力変換回路５を通して、バッ
テリー群２００は３６Ｖまで充電される。
【０００４】しかしながら、自動車に搭載されている電
装品のほとんどは１４Ｖ系で構成されているから、全て
の電装品が４２Ｖ系に置換されない限り、定格電圧１２
Ｖのバッテリーが必要となる。ましてや、現状では４２
Ｖ系に対応する電装品はほとんど少なく、または高価で
もあるため（数量の問題から）、基本的に電装品は１４
Ｖ系対応となることが予想され、従って１４Ｖ系負荷と
しては大容量のものが予想される。
装品のほとんどは１４Ｖ系で構成されているから、全て
の電装品が４２Ｖ系に置換されない限り、定格電圧１２
Ｖのバッテリーが必要となる。ましてや、現状では４２
Ｖ系に対応する電装品はほとんど少なく、または高価で
もあるため（数量の問題から）、基本的に電装品は１４
Ｖ系対応となることが予想され、従って１４Ｖ系負荷と
しては大容量のものが予想される。
【０００５】そのため、バッテリー群２００の出力から
DC/DCコンバータ３００を通して、大容量の定常バッテ
リー１００を１２Ｖの電圧で充電し、電装品を動作させ
ている。また、運転中などに定常的に１４Ｖ系の電装品
を使用するときはDC/DCコンバータ３００から直接電装
品を動作させる必要があるため、大容量のDC/DCコンバ
ータ３００が必要となる。
DC/DCコンバータ３００を通して、大容量の定常バッテ
リー１００を１２Ｖの電圧で充電し、電装品を動作させ
ている。また、運転中などに定常的に１４Ｖ系の電装品
を使用するときはDC/DCコンバータ３００から直接電装
品を動作させる必要があるため、大容量のDC/DCコンバ
ータ３００が必要となる。
【０００６】このように、アイドルストップ動作実現の
ために定格電圧３６Ｖのバッテリー群を備えても、大容
量のDC/DCコンバータ３００や大容量の定常バッテリー
１００が必要となり高価となる。大容量のDC/DCコンバ
ータ３００は多くの熱を発生するから、冷却のための付
属部品が必要となり、さらにコストアップの要因とな
る。
ために定格電圧３６Ｖのバッテリー群を備えても、大容
量のDC/DCコンバータ３００や大容量の定常バッテリー
１００が必要となり高価となる。大容量のDC/DCコンバ
ータ３００は多くの熱を発生するから、冷却のための付
属部品が必要となり、さらにコストアップの要因とな
る。
【０００７】また、エンジン７の初期始動（運転を開始
する最初等にエンジン７の温度が低い状態での始動）時
には、エンジン７を始動するにはより大きな動力を必要
とすることも一般に知られている。初期始動を電動機６
によって行うためには、より高い電流を供給してやる必
要があり、電力変換回路５には大電流仕様が要求されて
しまい、高価になってしまう。
する最初等にエンジン７の温度が低い状態での始動）時
には、エンジン７を始動するにはより大きな動力を必要
とすることも一般に知られている。初期始動を電動機６
によって行うためには、より高い電流を供給してやる必
要があり、電力変換回路５には大電流仕様が要求されて
しまい、高価になってしまう。
【０００８】これを解決する方法として、初期始動はキ
ー操作によるセルモータの回転にて行い、上記アイドル
ストップ動作のみを電動機にて行うシステムが提案され
ている。これにより、電力変換回路には、大電流仕様は
不要となる。しかしながら、このような構成において初
期始動時には、セルモータには大量の電荷を供給してや
る必要があるため、定常バッテリーには大容量のものが
まだ必須となる。そのため、仮に将来１４Ｖ系の電装品
が少なくなったとしても、大容量の定常バッテリーはや
はり残ってしまうから、低コスト化の大きな障害となっ
てしまう。
ー操作によるセルモータの回転にて行い、上記アイドル
ストップ動作のみを電動機にて行うシステムが提案され
ている。これにより、電力変換回路には、大電流仕様は
不要となる。しかしながら、このような構成において初
期始動時には、セルモータには大量の電荷を供給してや
る必要があるため、定常バッテリーには大容量のものが
まだ必須となる。そのため、仮に将来１４Ｖ系の電装品
が少なくなったとしても、大容量の定常バッテリーはや
はり残ってしまうから、低コスト化の大きな障害となっ
てしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の電
気自動車用電力回路においては、１２Ｖを３６Ｖから得
るためのDC/DCコンバ−タは大容量のものを必要とし、
とそれに関する付属部品が高価となり、また１２Ｖの大
容量定常バッテリー１００も高価でかつ小型化の妨げに
もなる。
気自動車用電力回路においては、１２Ｖを３６Ｖから得
るためのDC/DCコンバ−タは大容量のものを必要とし、
とそれに関する付属部品が高価となり、また１２Ｖの大
容量定常バッテリー１００も高価でかつ小型化の妨げに
もなる。
【００１０】そこで、本発明は、バッテリー用電力回路
において、DC/DCコンバータやバッテリーを小容量で小
型なものとすることを目的とする。
において、DC/DCコンバータやバッテリーを小容量で小
型なものとすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明に係るバッテリ
ー用電力回路は、負荷が接続された第１のバッテリー群
と第２のバッテリー群とを互いに直列に接続し、前記第
１のバッテリー群と前記第２のバッテリー群との間で電
力を移行させるためのDC/DCコンバータを備えたもので
ある。
ー用電力回路は、負荷が接続された第１のバッテリー群
と第２のバッテリー群とを互いに直列に接続し、前記第
１のバッテリー群と前記第２のバッテリー群との間で電
力を移行させるためのDC/DCコンバータを備えたもので
ある。
【００１２】また、第１のバッテリー群と第２のバッテ
リー群とは充電容量が異なるものである。
リー群とは充電容量が異なるものである。
【００１３】また、第１のバッテリー群は定格電圧１２
Ｖのバッテリー１個により構成され、第２のバッテリー
群は定格電圧１２Ｖのバッテリーの２個直列により構成
されているものである。
Ｖのバッテリー１個により構成され、第２のバッテリー
群は定格電圧１２Ｖのバッテリーの２個直列により構成
されているものである。
【００１４】また、DC/DCコンバータは、第１のバッテ
リー群と第２のバッテリー群との直列体の一端と、前記
第1のバッテリー群と前記第２のバッテリー群とが直列
接続される接続点との間に接続されたスイッチとリアク
トルとの直列体と、このスイッチとリアクトルとの接続
点と前記バッテリー群の直列体の他端との間に接続され
たダイオードとを備えたものである。
リー群と第２のバッテリー群との直列体の一端と、前記
第1のバッテリー群と前記第２のバッテリー群とが直列
接続される接続点との間に接続されたスイッチとリアク
トルとの直列体と、このスイッチとリアクトルとの接続
点と前記バッテリー群の直列体の他端との間に接続され
たダイオードとを備えたものである。
【００１５】また、DC/DCコンバータは、第１のバッテ
リー群と第２のバッテリー群との間で双方向に電力を移
行する双方向性DC/DCコンバータとしたものである。
リー群と第２のバッテリー群との間で双方向に電力を移
行する双方向性DC/DCコンバータとしたものである。
【００１６】さらに、双方向性DC/DCコンバータは、第
１のバッテリー群と第２のバッテリー群との直列体の両
端に接続された第１のスイッチと第２のスイッチとの直
列体と、前記第１のバッテリー群と前記第２のバッテリ
ー群との接続点と前記第１のスイッチと前記第２のスイ
ッチとの接続点との間に接続されたリアクトルとを備え
るものである。
１のバッテリー群と第２のバッテリー群との直列体の両
端に接続された第１のスイッチと第２のスイッチとの直
列体と、前記第１のバッテリー群と前記第２のバッテリ
ー群との接続点と前記第１のスイッチと前記第２のスイ
ッチとの接続点との間に接続されたリアクトルとを備え
るものである。
【００１７】加えて、第１のスイッチと第２のスイッチ
とが同時に導通しないよう制御する制御器を備えたもの
である。
とが同時に導通しないよう制御する制御器を備えたもの
である。
【００１８】また、第２のバッテリー群は、コンデンサ
により構成されるものである。
により構成されるものである。
【００１９】また、この発明に係る自動車のバッテリー
用電力回路は、動力がエンジンに伝達される電動機を備
え、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群との直列
体と電動機との間に電力変換回路を接続し、電動機はエ
ンジンの動力を受けて発電するとともに電力変換回路を
通してバッテリー群の直列体に充電を行うものである。
用電力回路は、動力がエンジンに伝達される電動機を備
え、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群との直列
体と電動機との間に電力変換回路を接続し、電動機はエ
ンジンの動力を受けて発電するとともに電力変換回路を
通してバッテリー群の直列体に充電を行うものである。
【００２０】さらに、電動機は、運転中の一時停止に対
応してエンジンを停止させた後にエンジンを再始動させ
るための電動機としたものである。
応してエンジンを停止させた後にエンジンを再始動させ
るための電動機としたものである。
【００２１】加えて、負荷として、運転を開始する初期
のキー操作によってのみエンジンを始動させるためのセ
ルモータが接続されているものである。
のキー操作によってのみエンジンを始動させるためのセ
ルモータが接続されているものである。
【００２２】また、電動機によりエンジンを再始動させ
ている時に、双方向性DC/DCコンバータを通じて第１の
バッテリーから第２のバッテリーに電力を供給するもの
である。
ている時に、双方向性DC/DCコンバータを通じて第１の
バッテリーから第２のバッテリーに電力を供給するもの
である。
【００２３】加えて、セルモータによりエンジンを始動
させる時に、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群
との直列体から電力変換回路を通じて電動機に電力を供
給するものである。
させる時に、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群
との直列体から電力変換回路を通じて電動機に電力を供
給するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１に本発明の実
施の形態１による自動車のバッテリー用電力回路の構成
を示す。バッテリー群１（第１のバッテリー群）とバッ
テリー群２（第２のバッテリー群）が直列に接続されて
いる。３はバッテリー群１とバッテリー群２の間に挿入
されたDC/DCコンバータ、４はバッテリー群１に接続さ
れた負荷、５はバッテリー群１とバッテリー群２の直列
体の両端に接続された電力変換回路、６は電力変換回路
５に接続された電動機、７はエンジン、８は電動機６と
エンジン７との間で動力を伝達する動力伝達体である。
ここで、バッテリー群１は例えば定格電圧１２Ｖのバッ
テリー1個から構成され、バッテリー群２は定格電圧１
２Ｖのバッテリーｎ個すなわちバッテリー２１〜２ｎか
ら構成されている。DC/DCコンバータ３は、バッテリー
群２の両端とバッテリー群１との間に接続されており、
バッテリー群２の電圧を降圧することにより、バッテリ
ー群１に電力を供給している。ここでは、バッテリー群
1は定格電圧１２Ｖの電装品に電力を供給するためのも
のであり、バッテリー群１の両端に負荷４が接続されて
いる。
施の形態１による自動車のバッテリー用電力回路の構成
を示す。バッテリー群１（第１のバッテリー群）とバッ
テリー群２（第２のバッテリー群）が直列に接続されて
いる。３はバッテリー群１とバッテリー群２の間に挿入
されたDC/DCコンバータ、４はバッテリー群１に接続さ
れた負荷、５はバッテリー群１とバッテリー群２の直列
体の両端に接続された電力変換回路、６は電力変換回路
５に接続された電動機、７はエンジン、８は電動機６と
エンジン７との間で動力を伝達する動力伝達体である。
ここで、バッテリー群１は例えば定格電圧１２Ｖのバッ
テリー1個から構成され、バッテリー群２は定格電圧１
２Ｖのバッテリーｎ個すなわちバッテリー２１〜２ｎか
ら構成されている。DC/DCコンバータ３は、バッテリー
群２の両端とバッテリー群１との間に接続されており、
バッテリー群２の電圧を降圧することにより、バッテリ
ー群１に電力を供給している。ここでは、バッテリー群
1は定格電圧１２Ｖの電装品に電力を供給するためのも
のであり、バッテリー群１の両端に負荷４が接続されて
いる。
【００２５】エンジン７の定常動作中には、電動機６が
回転しており、それは発電機としても働くから、発電エ
ネルギーにより電力変換回路５を通してバッテリー群１
およびバッテリー群２１〜２ｎを直列に充電する。また
バッテリー群１およびバッテリー群２１〜２ｎの両端の
電圧はDC/DCコンバータ３を通して、１２Vに降圧され負
荷４に供給する。また負荷４には、バッテリー群１から
も電力が並列に直接供給される。また、初期始動時やア
イドルストップ動作の再始動時には、バッテリー群１お
よびバッテリー群２１〜２ｎの直列回路から電力変換回
路５を通して、電動機６を直接回転させ、動力伝達体８
を通してエンジン７を始動させる。
回転しており、それは発電機としても働くから、発電エ
ネルギーにより電力変換回路５を通してバッテリー群１
およびバッテリー群２１〜２ｎを直列に充電する。また
バッテリー群１およびバッテリー群２１〜２ｎの両端の
電圧はDC/DCコンバータ３を通して、１２Vに降圧され負
荷４に供給する。また負荷４には、バッテリー群１から
も電力が並列に直接供給される。また、初期始動時やア
イドルストップ動作の再始動時には、バッテリー群１お
よびバッテリー群２１〜２ｎの直列回路から電力変換回
路５を通して、電動機６を直接回転させ、動力伝達体８
を通してエンジン７を始動させる。
【００２６】本発明の実施の形態１の場合、負荷４に電
力を供給するのは、電力変換回路５を通してバッテリー
群１に直接充電された電力分によるものと、バッテリー
群２からDC/DCコンバータ３を通して降圧された電力分
によるものとの２系統に分かれる。ここでDC/DCコンバ
ータ３が扱う電力分の割合は、以下のような考え方から
簡単に求められる。すなわち、バッテリー群１およびバ
ッテリー群２の電圧が平衡状態、すなわちバッテリー群
への充電とバッテリー群からの放電の電荷量が等しい状
態にある場合を考えると、DC/DCコンバータ３から供給
される電荷量はバッテリー群１が負荷４に直接供給する
電荷量と等しくなる。従って、DC/DCコンバータ３が取
り扱う電力Ｐｘは、負荷４での消費電力Ｐｏに対して、
以下の関係が成り立つ。
力を供給するのは、電力変換回路５を通してバッテリー
群１に直接充電された電力分によるものと、バッテリー
群２からDC/DCコンバータ３を通して降圧された電力分
によるものとの２系統に分かれる。ここでDC/DCコンバ
ータ３が扱う電力分の割合は、以下のような考え方から
簡単に求められる。すなわち、バッテリー群１およびバ
ッテリー群２の電圧が平衡状態、すなわちバッテリー群
への充電とバッテリー群からの放電の電荷量が等しい状
態にある場合を考えると、DC/DCコンバータ３から供給
される電荷量はバッテリー群１が負荷４に直接供給する
電荷量と等しくなる。従って、DC/DCコンバータ３が取
り扱う電力Ｐｘは、負荷４での消費電力Ｐｏに対して、
以下の関係が成り立つ。
【００２７】Ｐｘ／Ｐｏ＝Ｅ２／（Ｅ１＋Ｅ２） Eｉ：バッテリー群ｉの電圧 そのため、ＰｘはＰｏより小さくなり、DC/DCコンバー
タ３の容量も従来のものより小さくて済み、また損失も
小さくなるから、冷却器などの付属部品も小型となる。
それにより、自動車のバッテリー用電力回路自体の低コ
スト化や小型化が可能となる。
タ３の容量も従来のものより小さくて済み、また損失も
小さくなるから、冷却器などの付属部品も小型となる。
それにより、自動車のバッテリー用電力回路自体の低コ
スト化や小型化が可能となる。
【００２８】実施の形態２．図２は本発明の実施の形態
２による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す。
図１と異なる点は、バッテリー群１から初期始動用キー
スイッチ９を通してセルモータ１０が接続されている点
である。大きな動力を要する初期始動のみをセルモータ
１０によって行うことにより、電力変換回路５を通じて
電動機６に電力を供給してエンジン７を始動するのはエ
ンジン７が暖機状態にあるときのみとなるため、電力変
換回路５を低容量化できることは従来の技術で述べたと
おりである。セルモータ１０によってエンジン７を始動
させるためにセルモータ動力伝達体１１を用いるが、セ
ルモータ１０の限られた動力にてエンジン７を所定の回
転数まで導くために、セルモータ動力伝達体１１ではベ
ルトやギアなどによるトルク変換が行われる場合があ
る。その場合、変換比に相当する時間比だけセルモータ
１０には長時間電流を流す必要が生じる。そのため、負
荷４の容量が小さくても、バッテリー群１は一般に大容
量のものが必要となる。暖機状態中に電力変換回路５と
電動機６によってエンジン７を始動させる場合には、電
力変換回路５だけでなく、バッテリー群１およびバッテ
リー群２が低容量化できることは当然である。従って、
電力回路を小型で低コスト化しようとした場合、バッテ
リー群１は大容量に、バッテリー群２は小容量に設計す
ることが望ましい。しかし、異なる容量のバッテリーを
混在させた場合、通常は、各バッテリーの間に電圧アン
バランスが生じてしまい、セルモータ１０に十分な電流
を供給できなくなったり、一部のバッテリーに過大な電
圧を発生させ、破壊させてしまう。図２においては、DC
/DCコンバータ３によって、バッテリー群2の電荷をバッ
テリー群１に供給するため、電圧のアンバランスが解消
できる。これにより、各バッテリーに過大なスペックの
ものを使用する必要がなくなり、電力回路が小型で低コ
ストとなる。
２による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す。
図１と異なる点は、バッテリー群１から初期始動用キー
スイッチ９を通してセルモータ１０が接続されている点
である。大きな動力を要する初期始動のみをセルモータ
１０によって行うことにより、電力変換回路５を通じて
電動機６に電力を供給してエンジン７を始動するのはエ
ンジン７が暖機状態にあるときのみとなるため、電力変
換回路５を低容量化できることは従来の技術で述べたと
おりである。セルモータ１０によってエンジン７を始動
させるためにセルモータ動力伝達体１１を用いるが、セ
ルモータ１０の限られた動力にてエンジン７を所定の回
転数まで導くために、セルモータ動力伝達体１１ではベ
ルトやギアなどによるトルク変換が行われる場合があ
る。その場合、変換比に相当する時間比だけセルモータ
１０には長時間電流を流す必要が生じる。そのため、負
荷４の容量が小さくても、バッテリー群１は一般に大容
量のものが必要となる。暖機状態中に電力変換回路５と
電動機６によってエンジン７を始動させる場合には、電
力変換回路５だけでなく、バッテリー群１およびバッテ
リー群２が低容量化できることは当然である。従って、
電力回路を小型で低コスト化しようとした場合、バッテ
リー群１は大容量に、バッテリー群２は小容量に設計す
ることが望ましい。しかし、異なる容量のバッテリーを
混在させた場合、通常は、各バッテリーの間に電圧アン
バランスが生じてしまい、セルモータ１０に十分な電流
を供給できなくなったり、一部のバッテリーに過大な電
圧を発生させ、破壊させてしまう。図２においては、DC
/DCコンバータ３によって、バッテリー群2の電荷をバッ
テリー群１に供給するため、電圧のアンバランスが解消
できる。これにより、各バッテリーに過大なスペックの
ものを使用する必要がなくなり、電力回路が小型で低コ
ストとなる。
【００２９】実施の形態３．図３は本発明の実施の形態
３による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す図
である。図２と異なる点は、バッテリー群２のバッテリ
ーがコンデンサに置き換わっていることである。すなわ
ちバッテリー群２がコンデンサ２０１〜コンデンサ２０
ｎの直列体で構成されたコンデンサ群２０となってい
る。実施の形態２の説明でも述べたように、負荷４が小
さな容量の場合には、バッテリー群２は小容量のもので
もよい。従って、バッテリーではなくコンデンサでも十
分仕様を満足できる場合がある。特にコンデンサの中で
も大きな静電容量を確保できる電気２重層のスーパーキ
ャパシターや電解コンデンサなどを使用できる。これに
よって、バッテリー２１〜バッテリー２ｎがなくなり部
品の大幅な長寿命化が期待できる。
３による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す図
である。図２と異なる点は、バッテリー群２のバッテリ
ーがコンデンサに置き換わっていることである。すなわ
ちバッテリー群２がコンデンサ２０１〜コンデンサ２０
ｎの直列体で構成されたコンデンサ群２０となってい
る。実施の形態２の説明でも述べたように、負荷４が小
さな容量の場合には、バッテリー群２は小容量のもので
もよい。従って、バッテリーではなくコンデンサでも十
分仕様を満足できる場合がある。特にコンデンサの中で
も大きな静電容量を確保できる電気２重層のスーパーキ
ャパシターや電解コンデンサなどを使用できる。これに
よって、バッテリー２１〜バッテリー２ｎがなくなり部
品の大幅な長寿命化が期待できる。
【００３０】実施の形態４．図４に本発明の実施の形態
４による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す。
図３と異なる点は、コンデンサ群２０の両端に並列にダ
イオード１４が接続されていることである。コンデンサ
群２０の充電電荷によって電動機６を回転させるとき、
コンデンサ群２０の静電容量が十分大きくない場合、コ
ンデンサ群２０の電圧がすぐに減衰し、十分なエンジン
の始動回転数が得られないうちに、逆充電される恐れが
ある。ダイオード１４がコンデンサ群２０の両端に接続
されていれば、コンデンサ群２０は逆充電されないの
で、電力変換回路５に供給する電圧は大容量バッテリー
群１の電圧でほぼ留まる。エンジン７が暖機中での始動
の初期のみをコンデンサ群２０からの電力でまかない、
エンジン７がわずかに始動し、必要な動力が低下した場
合には、大容量のバッテリー群１からの電力で継続的に
電動機６を通してエンジン７の回転を促進する。これに
よって、コンデンサ群２０の静電容量はさらに低下で
き、電力回路の小型化・低コスト化が実現できる。
４による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す。
図３と異なる点は、コンデンサ群２０の両端に並列にダ
イオード１４が接続されていることである。コンデンサ
群２０の充電電荷によって電動機６を回転させるとき、
コンデンサ群２０の静電容量が十分大きくない場合、コ
ンデンサ群２０の電圧がすぐに減衰し、十分なエンジン
の始動回転数が得られないうちに、逆充電される恐れが
ある。ダイオード１４がコンデンサ群２０の両端に接続
されていれば、コンデンサ群２０は逆充電されないの
で、電力変換回路５に供給する電圧は大容量バッテリー
群１の電圧でほぼ留まる。エンジン７が暖機中での始動
の初期のみをコンデンサ群２０からの電力でまかない、
エンジン７がわずかに始動し、必要な動力が低下した場
合には、大容量のバッテリー群１からの電力で継続的に
電動機６を通してエンジン７の回転を促進する。これに
よって、コンデンサ群２０の静電容量はさらに低下で
き、電力回路の小型化・低コスト化が実現できる。
【００３１】実施の形態５．図５は本発明のこれまでの
実施の形態に記載されたDC/DCコンバータ３の実施の形
態を示す図である。図５においてＱｘはＭＯＳＦＥＴ等
の半導体、Ｌｘはリアクトル、Ｄｘはダイオード、Ｃｘ
は平滑用のコンデンサである。Ｑｘは、制御回路３５に
よって制御されている。制御回路３５では、まず、Ｖｆ
１とＶｆ２とを差動増幅器３５１によって差動増幅して
得られたバッテリー群１の電圧Ｅ１と、その目標値Ｖｒ
ｆとの誤差を誤差増幅器３５２によって得る。上記誤差
を増幅器３５３によって増幅し、さらにＰＷＭ変調器３
５４によりＰＷＭ変調してパルスＶｐを得る。ＱｘはＶ
ｐの出力に応じてオンオフし、Ｌｘに流す電流を定め
る。Ｑｘがオフ状態では、Ｌｘに流れている電流はＤｘ
を通ってＣｘに蓄えられる。Ｃｘはバッテリー群１に接
続されているから、結局、バッテリー群２からバッテリ
ー群１に電力を伝達していることになる。ＰＷＭ変調器
３５４は誤差が大きいときは、より多くの電流をバッテ
リー群２からバッテリー群１に供給するよう動作するか
ら、増幅器３５３のゲインを大きくすることにより、Ｅ
１はほぼＶｒｆに漸近する。このような構成を採ること
により、部品点数が必要最小限にて、安定なDC/DCコン
バータを構築できる。これにより、DC/DCコンバータ３
の低コスト化が可能となる。
実施の形態に記載されたDC/DCコンバータ３の実施の形
態を示す図である。図５においてＱｘはＭＯＳＦＥＴ等
の半導体、Ｌｘはリアクトル、Ｄｘはダイオード、Ｃｘ
は平滑用のコンデンサである。Ｑｘは、制御回路３５に
よって制御されている。制御回路３５では、まず、Ｖｆ
１とＶｆ２とを差動増幅器３５１によって差動増幅して
得られたバッテリー群１の電圧Ｅ１と、その目標値Ｖｒ
ｆとの誤差を誤差増幅器３５２によって得る。上記誤差
を増幅器３５３によって増幅し、さらにＰＷＭ変調器３
５４によりＰＷＭ変調してパルスＶｐを得る。ＱｘはＶ
ｐの出力に応じてオンオフし、Ｌｘに流す電流を定め
る。Ｑｘがオフ状態では、Ｌｘに流れている電流はＤｘ
を通ってＣｘに蓄えられる。Ｃｘはバッテリー群１に接
続されているから、結局、バッテリー群２からバッテリ
ー群１に電力を伝達していることになる。ＰＷＭ変調器
３５４は誤差が大きいときは、より多くの電流をバッテ
リー群２からバッテリー群１に供給するよう動作するか
ら、増幅器３５３のゲインを大きくすることにより、Ｅ
１はほぼＶｒｆに漸近する。このような構成を採ること
により、部品点数が必要最小限にて、安定なDC/DCコン
バータを構築できる。これにより、DC/DCコンバータ３
の低コスト化が可能となる。
【００３２】なお、DC/DCコンバータの構成について
は、種々の方式が考えられるが、基本的にバッテリー群
２の電力をバッテリー群１に伝達できるものならばいず
れの方式でも同様の効果を奏する。
は、種々の方式が考えられるが、基本的にバッテリー群
２の電力をバッテリー群１に伝達できるものならばいず
れの方式でも同様の効果を奏する。
【００３３】実施の形態６．図６に本発明の実施の形態
６による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す。
特に図１と異なるのは、バッテリー群１がバッテリー群
２のプラス側に直列接続されている点である。DC/DCコ
ンバータ３は、バッテリー群１とバッテリー群２との間
に接続されており、半導体のスイッチＱｙ、リアクトル
Ｌｙ、ダイオードＤｙおよび平滑コンデンサＣｙによっ
て構成されている。制御回路３６の構成およびDC/DCコ
ンバータの各構成部品の動作は図５と同じであり、実施
の形態５の説明において、ＱｘをＱｙに、ＬｘをＬｙ
に、ＤｘをＤｙに、ＣｘをＣｙに置き換えたものと同じ
となる。
６による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す。
特に図１と異なるのは、バッテリー群１がバッテリー群
２のプラス側に直列接続されている点である。DC/DCコ
ンバータ３は、バッテリー群１とバッテリー群２との間
に接続されており、半導体のスイッチＱｙ、リアクトル
Ｌｙ、ダイオードＤｙおよび平滑コンデンサＣｙによっ
て構成されている。制御回路３６の構成およびDC/DCコ
ンバータの各構成部品の動作は図５と同じであり、実施
の形態５の説明において、ＱｘをＱｙに、ＬｘをＬｙ
に、ＤｘをＤｙに、ＣｘをＣｙに置き換えたものと同じ
となる。
【００３４】実施の形態７．図７に本発明の実施の形態
７による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す。
図２と異なる点はDC/DCコンバータ３が双方向性DC/DCコ
ンバータ３０に置き代わっている点である。先に説明し
たように、セルモータ１０を備えた電力回路の場合や、
負荷４が大容量の場合には、バッテリー群１は大容量で
あることが必要であり、また逆にバッテリー群２は小容
量で十分である。その場合、小容量のバッテリー群２は
バッテリー群１に比べて自然放電による電圧減衰が早く
生ずる。バッテリー群２の電圧が低下した状態で、また
電動機６からの発電電力量が不充分な場合（初期始動後
に比較的短時間のうちに一時停止した場合など）には、
アイドルストップ動作が正常に働かない可能性がある。
本発明では、この問題を解決するために、大容量のバッ
テリー群１から逆に小容量のバッテリー群２をも逆充電
し得る双方向性DC/DCコンバータ３０を備えている。バ
ッテリー群２の電圧が低下した状態で、また電動機６か
らの発電電力量が不充分な場合、双方向性DC/DCコンバ
ータ３０によって、大容量のバッテリー群１からバッテ
リー群２を満充電し、その後のアイドルストップ動作を
可能とすることができる。
７による自動車のバッテリー用電力回路の構成を示す。
図２と異なる点はDC/DCコンバータ３が双方向性DC/DCコ
ンバータ３０に置き代わっている点である。先に説明し
たように、セルモータ１０を備えた電力回路の場合や、
負荷４が大容量の場合には、バッテリー群１は大容量で
あることが必要であり、また逆にバッテリー群２は小容
量で十分である。その場合、小容量のバッテリー群２は
バッテリー群１に比べて自然放電による電圧減衰が早く
生ずる。バッテリー群２の電圧が低下した状態で、また
電動機６からの発電電力量が不充分な場合（初期始動後
に比較的短時間のうちに一時停止した場合など）には、
アイドルストップ動作が正常に働かない可能性がある。
本発明では、この問題を解決するために、大容量のバッ
テリー群１から逆に小容量のバッテリー群２をも逆充電
し得る双方向性DC/DCコンバータ３０を備えている。バ
ッテリー群２の電圧が低下した状態で、また電動機６か
らの発電電力量が不充分な場合、双方向性DC/DCコンバ
ータ３０によって、大容量のバッテリー群１からバッテ
リー群２を満充電し、その後のアイドルストップ動作を
可能とすることができる。
【００３５】図８は、エンジン再始動時の電力変換回路
５と双方向性DC/DCコンバータ３０の動作関係を示した
ものである。電力変換回路５が動作開始すると同時に、
双方向性DC/DCコンバータ３０を動作させ、バッテリー
群１からバッテリー群２に電力を伝送することにより、
バッテリー群２に流れる電流を低下させることができる
ため、バッテリー群２の容量を小さくすることができ
る。電力変換回路５がオフした後は、双方向性DC/DCコ
ンバータ３０によってバッテリー群２を所定の電圧まで
再充電し、次の再始動に備える。
５と双方向性DC/DCコンバータ３０の動作関係を示した
ものである。電力変換回路５が動作開始すると同時に、
双方向性DC/DCコンバータ３０を動作させ、バッテリー
群１からバッテリー群２に電力を伝送することにより、
バッテリー群２に流れる電流を低下させることができる
ため、バッテリー群２の容量を小さくすることができ
る。電力変換回路５がオフした後は、双方向性DC/DCコ
ンバータ３０によってバッテリー群２を所定の電圧まで
再充電し、次の再始動に備える。
【００３６】図９は、セルモータ１０にて初期始動を行
う場合の動作を示している。セルモータ１０のオンと同
時に、電力変換回路５をオンさせて電動機６を通して動
力をエンジン７に伝達することにより、セルモータ１０
からの伝達動力が少なくて済む。それにより、セルモー
タ１０の容量、バッテリー群１の容量を低下でき、バッ
テリー用電力回路の小型化、低コスト化が実現できる。
う場合の動作を示している。セルモータ１０のオンと同
時に、電力変換回路５をオンさせて電動機６を通して動
力をエンジン７に伝達することにより、セルモータ１０
からの伝達動力が少なくて済む。それにより、セルモー
タ１０の容量、バッテリー群１の容量を低下でき、バッ
テリー用電力回路の小型化、低コスト化が実現できる。
【００３７】なお、図９においては、セルモータ１０の
動作時に双方向性DC/DCコンバータ３０は動作していな
いが、図８で示したように初期始動時においても、双方
向性DC/DCコンバータ３０を同時に動作させることによ
り、電動機６への動力伝達が増し、その結果セルモータ
１０の容量を低減させることができる。
動作時に双方向性DC/DCコンバータ３０は動作していな
いが、図８で示したように初期始動時においても、双方
向性DC/DCコンバータ３０を同時に動作させることによ
り、電動機６への動力伝達が増し、その結果セルモータ
１０の容量を低減させることができる。
【００３８】なお、図７では、セルモータ１０を保有し
た電力回路の図を示しているが、セルモータ１０がな
く、エンジンの初期始動も電動機６にて行う電力回路の
場合においては、エンジン初期始動前に大容量バッテリ
ー群１によって、小容量バッテリー群２を満充電する。
それにより、たとえ、バッテリー群２の電圧が減衰して
しまった場合でも、エンジン７の初期始動およびアイド
ルストップ動作が確実に実現できる。
た電力回路の図を示しているが、セルモータ１０がな
く、エンジンの初期始動も電動機６にて行う電力回路の
場合においては、エンジン初期始動前に大容量バッテリ
ー群１によって、小容量バッテリー群２を満充電する。
それにより、たとえ、バッテリー群２の電圧が減衰して
しまった場合でも、エンジン７の初期始動およびアイド
ルストップ動作が確実に実現できる。
【００３９】このように、実施の形態７によれば、電力
回路のバッテリーをより低容量化できるため、回路の低
コスト小型化が実現できる。また、バッテリー群２に流
れる電流が小さくなるため、バッテリー群２のインピー
ダンスの大きなものを使用しても構わない。
回路のバッテリーをより低容量化できるため、回路の低
コスト小型化が実現できる。また、バッテリー群２に流
れる電流が小さくなるため、バッテリー群２のインピー
ダンスの大きなものを使用しても構わない。
【００４０】なお、図中に記載はないが、バッテリー群
２は、コンデンサにて代用することも可能である。さら
に、コンデンサ両端にダイオードを並列に接続すること
により実施の形態４に述べたのと同様の効果を奏する。
２は、コンデンサにて代用することも可能である。さら
に、コンデンサ両端にダイオードを並列に接続すること
により実施の形態４に述べたのと同様の効果を奏する。
【００４１】また、本発明における電力変換回路５の場
合、セルモータ１０もしくは、双方向性DC/DCコンバー
タ３０がある場合は、バッテリー群１を充電しておきさ
えすれば、自動車は動き出すことができる。従って、バ
ッテリー群１に外部からの充電端子を設けておいてもよ
い。
合、セルモータ１０もしくは、双方向性DC/DCコンバー
タ３０がある場合は、バッテリー群１を充電しておきさ
えすれば、自動車は動き出すことができる。従って、バ
ッテリー群１に外部からの充電端子を設けておいてもよ
い。
【００４２】実施の形態８．図１０は、双方向性DC/DC
コンバータ３０の実施の形態を示したものであり、図５
のDC/DCコンバータ３の構成と異なる点は、ダイオード
ＤｘがＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子Ｑｘ２に置き換わっ
ている点である。バッテリー群２からバッテリー群１へ
の電力伝送の際には、Ｑｘ２が保有する逆並列ダイオー
ドが図５のダイオードＤｘの役割をする。一方、バッテ
リー群１からバッテリー群２に電力を伝送する場合に
は、Ｑｘ２のスイッチングによって、バッテリー群１か
らＬｘに電流を流し、Ｑｘ１のオフ期間中にＱｘ１の逆
並列ダイオードを通して、バッテリー群２を充電する。
従って、ダイオードＤｘをＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子
Ｑｘ２に置き換えるだけのわずかな変更によって、バッ
テリー群２への逆充電機能が付加される。
コンバータ３０の実施の形態を示したものであり、図５
のDC/DCコンバータ３の構成と異なる点は、ダイオード
ＤｘがＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子Ｑｘ２に置き換わっ
ている点である。バッテリー群２からバッテリー群１へ
の電力伝送の際には、Ｑｘ２が保有する逆並列ダイオー
ドが図５のダイオードＤｘの役割をする。一方、バッテ
リー群１からバッテリー群２に電力を伝送する場合に
は、Ｑｘ２のスイッチングによって、バッテリー群１か
らＬｘに電流を流し、Ｑｘ１のオフ期間中にＱｘ１の逆
並列ダイオードを通して、バッテリー群２を充電する。
従って、ダイオードＤｘをＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子
Ｑｘ２に置き換えるだけのわずかな変更によって、バッ
テリー群２への逆充電機能が付加される。
【００４３】図１１は制御回路３７の構成を示す図であ
る。図のように制御回路３７内には、バッテリー群２の
両端の電圧Ｖｆ３を制御するフィードバック回路が新た
に付加されている。差動増幅器３７１、誤差増幅器３７
２、増幅器３７３、ＰＷＭ変調器３７４の動作は、図５
の動作と同様であり説明を省略する。各ＰＷＭ変調器３
５４，３７４の出力に設けた短絡スイッチＳＷｘ１とＳ
Ｗｘ２は、Ｑｘ１とＱｘ２が同時に導通してバッテリー
群を短絡状態にしないように制御する制御手段として設
けたものである。すなわち、ＳＷｘ１とＳＷｘ２とはそ
れぞれ反対の開閉動作をするように設定しておくことに
より、いかなる場合でもバッテリー群の短絡状態を防ぐ
ことができる。制御回路３７の外部から入力される逆充
電指令が１の場合には、ＳＷｘ１が短絡状態となり、Ｑ
ｘ１は常にオフ状態となる。逆に指令が0の場合には、
ＳＷｘ２が短絡状態となり、Ｑｘ２は常にオフ状態とな
る。これにより、Ｑｘ１とＱｘ２との同時導通はなくな
り、バッテリー用電力回路の信頼性が大幅に向上する。
る。図のように制御回路３７内には、バッテリー群２の
両端の電圧Ｖｆ３を制御するフィードバック回路が新た
に付加されている。差動増幅器３７１、誤差増幅器３７
２、増幅器３７３、ＰＷＭ変調器３７４の動作は、図５
の動作と同様であり説明を省略する。各ＰＷＭ変調器３
５４，３７４の出力に設けた短絡スイッチＳＷｘ１とＳ
Ｗｘ２は、Ｑｘ１とＱｘ２が同時に導通してバッテリー
群を短絡状態にしないように制御する制御手段として設
けたものである。すなわち、ＳＷｘ１とＳＷｘ２とはそ
れぞれ反対の開閉動作をするように設定しておくことに
より、いかなる場合でもバッテリー群の短絡状態を防ぐ
ことができる。制御回路３７の外部から入力される逆充
電指令が１の場合には、ＳＷｘ１が短絡状態となり、Ｑ
ｘ１は常にオフ状態となる。逆に指令が0の場合には、
ＳＷｘ２が短絡状態となり、Ｑｘ２は常にオフ状態とな
る。これにより、Ｑｘ１とＱｘ２との同時導通はなくな
り、バッテリー用電力回路の信頼性が大幅に向上する。
【００４４】実施の形態９．図１２は、この発明の実施
の形態９による自動車のバッテリー用電力回路を示す図
である。バッテリー群１がバッテリー群２のプラス側に
直列接続された場合の双方向性DC/DCコンバータの実施
例を示している。結果的に構成は、図１０と同じになっ
ており、動作も図１０と同様である。
の形態９による自動車のバッテリー用電力回路を示す図
である。バッテリー群１がバッテリー群２のプラス側に
直列接続された場合の双方向性DC/DCコンバータの実施
例を示している。結果的に構成は、図１０と同じになっ
ており、動作も図１０と同様である。
【００４５】実施の形態１０．図１３は、本発明の実施
の形態１０による双方向性DC/DCコンバータ内に設けら
れたＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子に逆並列接続されたダ
イオードを高速化するための構成を示す図である。ダイ
オードを高速化することにより、ダイオード部での損失
が低減できることは一般的である。今後期待されるＳＩ
ＣダイオードをＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子に接続する
ことにより、高速化が図れる。 実施の形態１１．図１４は、上記の全ての実施の形態に
対応するバッテリー群の種々の形態を示したものであ
る。すなわち、バッテリー群を３つのバッテリーから構
成した場合の図で、３つのパターンを示している。
の形態１０による双方向性DC/DCコンバータ内に設けら
れたＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子に逆並列接続されたダ
イオードを高速化するための構成を示す図である。ダイ
オードを高速化することにより、ダイオード部での損失
が低減できることは一般的である。今後期待されるＳＩ
ＣダイオードをＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子に接続する
ことにより、高速化が図れる。 実施の形態１１．図１４は、上記の全ての実施の形態に
対応するバッテリー群の種々の形態を示したものであ
る。すなわち、バッテリー群を３つのバッテリーから構
成した場合の図で、３つのパターンを示している。
【００４６】パターンＡは、定格電圧１２Ｖのバッテリ
ーを３直列に構成した場合である。
ーを３直列に構成した場合である。
【００４７】パターンＢは、定格電圧１２Ｖのバッテリ
ーを３直列に構成した場合であり、バッテリー群１は他
より大容量となっている。この場合は、負荷４が大容量
であったり、初期始動用セルモータ１０を保有した場合
の電力回路に有効となる。
ーを３直列に構成した場合であり、バッテリー群１は他
より大容量となっている。この場合は、負荷４が大容量
であったり、初期始動用セルモータ１０を保有した場合
の電力回路に有効となる。
【００４８】パターンＣは、バッテリー群１は他より小
容量となっている。これは、４２Ｖ系の電装品の搭載が
進み、またセルモータ１０も保有しないシステムの場合
に有効であり、１４Ｖ系の電装品用のバッテリー群１を
小容量化することにより、電力回路を低コスト・小型に
できる。
容量となっている。これは、４２Ｖ系の電装品の搭載が
進み、またセルモータ１０も保有しないシステムの場合
に有効であり、１４Ｖ系の電装品用のバッテリー群１を
小容量化することにより、電力回路を低コスト・小型に
できる。
【００４９】また、本発明は、自動車用のバッテリーシ
ステムだけではなく、２種類の電圧のバッテリーを有す
る機器であればどのような用途のバッテリーシステム、
例えば、５Ｖと１２Ｖを保有するマイコン電源システム
などにも適用できることは言うまでもない。
ステムだけではなく、２種類の電圧のバッテリーを有す
る機器であればどのような用途のバッテリーシステム、
例えば、５Ｖと１２Ｖを保有するマイコン電源システム
などにも適用できることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】この発明に係るバッテリー用電力回路
は、負荷が接続された第１のバッテリー群と第２のバッ
テリー群とを互いに直列に接続し、前記第１のバッテリ
ー群と前記第２のバッテリー群との間で電力を移行させ
るためのDC/DCコンバータを備えたので、DC/DCコンバー
タが小容量で小型のものにできる。
は、負荷が接続された第１のバッテリー群と第２のバッ
テリー群とを互いに直列に接続し、前記第１のバッテリ
ー群と前記第２のバッテリー群との間で電力を移行させ
るためのDC/DCコンバータを備えたので、DC/DCコンバー
タが小容量で小型のものにできる。
【００５１】また、第１のバッテリー群と第２のバッテ
リー群とは充電容量が異なるものとしたので、さらに小
型化が可能となる。
リー群とは充電容量が異なるものとしたので、さらに小
型化が可能となる。
【００５２】また、第１のバッテリー群は定格電圧１２
Ｖのバッテリー１個により構成され、第２のバッテリー
群は定格電圧１２Ｖのバッテリーの２個直列により構成
されているので、自動車のバッテリー用電力回路として
適したものを提供する。
Ｖのバッテリー１個により構成され、第２のバッテリー
群は定格電圧１２Ｖのバッテリーの２個直列により構成
されているので、自動車のバッテリー用電力回路として
適したものを提供する。
【００５３】また、DC/DCコンバータは、第１のバッテ
リー群と第２のバッテリー群との直列体の一端と、前記
第１のバッテリー群と前記第２のバッテリー群とが直列
接続される接続点との間に接続されたスイッチとリアク
トルとの直列体と、このスイッチとリアクトルとの接続
点と前記バッテリー群の直列体の他端との間に接続され
たダイオードとを備えたので、DC/DCコンバータが部品
点数の少ない簡単な構成となり、さらに小型となる。
リー群と第２のバッテリー群との直列体の一端と、前記
第１のバッテリー群と前記第２のバッテリー群とが直列
接続される接続点との間に接続されたスイッチとリアク
トルとの直列体と、このスイッチとリアクトルとの接続
点と前記バッテリー群の直列体の他端との間に接続され
たダイオードとを備えたので、DC/DCコンバータが部品
点数の少ない簡単な構成となり、さらに小型となる。
【００５４】また、DC/DCコンバータは、第１のバッテ
リー群と第２のバッテリー群との間で双方向に電力を移
行する双方向性DC/DCコンバータとしたので、DC/DCコン
バータが小容量で小型のものになるとともに、一部のバ
ッテリー群が何らかの理由で放電しても、大容量の残り
のバッテリーで一部のバッテリー群を充電することがで
き、信頼性の高いものが得られる。
リー群と第２のバッテリー群との間で双方向に電力を移
行する双方向性DC/DCコンバータとしたので、DC/DCコン
バータが小容量で小型のものになるとともに、一部のバ
ッテリー群が何らかの理由で放電しても、大容量の残り
のバッテリーで一部のバッテリー群を充電することがで
き、信頼性の高いものが得られる。
【００５５】さらに、双方向性DC/DCコンバータは、第
１のバッテリー群と第２のバッテリー群との直列体の両
端に接続された第１のスイッチと第２のスイッチとの直
列体と、前記第１のバッテリー群と前記第２のバッテリ
ー群との接続点と前記第１のスイッチと前記第２のスイ
ッチとの接続点との間に接続されたリアクトルとを備え
るので、DC/DCコンバータが小型となる。
１のバッテリー群と第２のバッテリー群との直列体の両
端に接続された第１のスイッチと第２のスイッチとの直
列体と、前記第１のバッテリー群と前記第２のバッテリ
ー群との接続点と前記第１のスイッチと前記第２のスイ
ッチとの接続点との間に接続されたリアクトルとを備え
るので、DC/DCコンバータが小型となる。
【００５６】加えて、第１のスイッチと第２のスイッチ
とが同時に導通しないよう制御する制御器を備えたの
で、信頼性の高いものが得られる。
とが同時に導通しないよう制御する制御器を備えたの
で、信頼性の高いものが得られる。
【００５７】また、第２のバッテリー群は、コンデンサ
により構成したので、小型のものが得られる。
により構成したので、小型のものが得られる。
【００５８】また、この発明に係る自動車のバッテリー
用電力回路は、上記したいずれかのバッテリー用電力回
路において、動力がエンジンに伝達される電動機を備
え、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群との直列
体と電動機との間に電力変換回路を接続し、電動機はエ
ンジンの動力を受けて発電するとともに電力変換回路を
通してバッテリー群の直列体に充電を行うようにしたの
で、バッテリー群を小容量化できる。
用電力回路は、上記したいずれかのバッテリー用電力回
路において、動力がエンジンに伝達される電動機を備
え、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群との直列
体と電動機との間に電力変換回路を接続し、電動機はエ
ンジンの動力を受けて発電するとともに電力変換回路を
通してバッテリー群の直列体に充電を行うようにしたの
で、バッテリー群を小容量化できる。
【００５９】さらに、電動機は、運転中の一時停止に対
応してエンジンを停止させた後にエンジンを再始動させ
るための電動機としたので、さらにバッテリー群を小容
量化できる。
応してエンジンを停止させた後にエンジンを再始動させ
るための電動機としたので、さらにバッテリー群を小容
量化できる。
【００６０】加えて、負荷として、運転を開始する初期
のキー操作によってのみエンジンを始動させるためのセ
ルモータが接続されているので、バッテリー群を小容量
化できる。
のキー操作によってのみエンジンを始動させるためのセ
ルモータが接続されているので、バッテリー群を小容量
化できる。
【００６１】また、電動機によりエンジンを再始動させ
ている時に、双方向性DC/DCコンバータを通じて第１の
バッテリーから第２のバッテリーに電力を供給するよう
にしたので、バッテリー群をさらに小容量化できる。
ている時に、双方向性DC/DCコンバータを通じて第１の
バッテリーから第２のバッテリーに電力を供給するよう
にしたので、バッテリー群をさらに小容量化できる。
【００６２】加えて、セルモータによりエンジンを始動
させる時に、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群
との直列体から電力変換回路を通じて電動機に電力を供
給するようにしたので、バッテリー群をさらに小容量化
できる。
させる時に、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群
との直列体から電力変換回路を通じて電動機に電力を供
給するようにしたので、バッテリー群をさらに小容量化
できる。
【図１】 この発明の実施の形態１を示すバッテリー用
電力回路である。
電力回路である。
【図２】 この発明の実施の形態２を示すバッテリー用
電力回路である。
電力回路である。
【図３】 この発明の実施の形態３を示すバッテリー用
電力回路である。
電力回路である。
【図４】 この発明の実施の形態４を示すバッテリー用
電力回路である。
電力回路である。
【図５】 この発明の実施の形態５を示すDC/DCコンバ
ータの回路である。
ータの回路である。
【図６】 この発明の実施の形態６を示すバッテリー用
電力回路である。
電力回路である。
【図７】 この発明の実施の形態７を示すバッテリー用
電力回路である。
電力回路である。
【図８】 この発明の実施の形態７のエンジン再始動時
の動作を説明する図である。
の動作を説明する図である。
【図９】 この発明の実施の形態７のセルモータにて初
期始動を行う場合の動作示す図である。
期始動を行う場合の動作示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態８を示すバッテリー
用電力回路である。
用電力回路である。
【図１１】 この発明の実施の形態８を示すバッテリー
用電力回路中の制御回路を示す図である。
用電力回路中の制御回路を示す図である。
【図１２】 この発明の実施の形態９を示すバッテリー
用電力回路である。
用電力回路である。
【図１３】 この発明の実施の形態１０を示すバッテリ
ー用電力回路のダイオードの構成を説明する図である。
ー用電力回路のダイオードの構成を説明する図である。
【図１４】 この発明のバッテリーの構成を説明する図
である。
である。
【図１５】 従来のバッテリー用電力回路を示す図であ
る。
る。
１ 第１のバッテリー群 ２ 第２のバッテリー群 ３ DC/DCコンバータ ４ 負荷 ５ 電力変換回路 ６ 電動機 ７ エンジン １０ セルモータ ２０ コンデンサ群 ３０ 双方向性DC/DCコンバータ Ｑｘ、Ｑｙ スイッチ Ｑｘ１、Ｑｙ１ 第１のスイッチ Ｑｘ２、Ｑｙ２ 第２のスイッチ Ｌｘ、Ｌｙ リアクトル Ｄｘ、Ｄｙ ダイオード ＳＷｘ１、ＳＷｘ２ 制御手段としての短絡スイッチ
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） Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｒ
Claims (13)
- 【請求項１】 負荷が接続された第１のバッテリー群と
第２のバッテリー群とを互いに直列に接続し、前記第１
のバッテリー群と前記第２のバッテリー群との間で電力
を移行させるためのDC/DCコンバータを備えたことを特
徴とするバッテリー用電力回路。 - 【請求項２】 第１のバッテリー群と第２のバッテリー
群とは充電容量が異なることを特徴とする請求項１記載
のバッテリー用電力回路。 - 【請求項３】 第１のバッテリー群は定格電圧１２Ｖの
バッテリー１個により構成され、第２のバッテリー群は
定格電圧１２Ｖのバッテリーの２個直列により構成され
ていることを特徴とする請求項１記載のバッテリー用電
力回路。 - 【請求項４】 DC/DCコンバータは、第１のバッテリー
群と第２のバッテリー群との直列体の一端と、前記第１
のバッテリー群と前記第２のバッテリー群とが直列接続
される接続点との間に接続されたスイッチとリアクトル
との直列体と、このスイッチとリアクトルとの接続点と
前記バッテリー群の直列体の他端との間に接続されたダ
イオードとを備えたことを特徴とする請求項１記載のバ
ッテリー用電力回路 - 【請求項５】 DC/DCコンバータは、第１のバッテリー
群と第２のバッテリー群との間で双方向に電力を移行す
る双方向性DC/DCコンバータであることを特徴とする請
求項１記載のバッテリー用電力回路。 - 【請求項６】 双方向性DC/DCコンバータは、第１のバ
ッテリー群と第２のバッテリー群との直列体の両端に接
続された第1のスイッチと第2のスイッチとの直列体と、
前記第１のバッテリー群と前記第２のバッテリー群との
接続点と前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの
接続点との間に接続されたリアクトルとを備えることを
特徴とする請求項５記載のバッテリー用電力回路。 - 【請求項７】 第１のスイッチと第２のスイッチとが同
時に導通しないよう制御する制御手段を備えたことを特
徴とする請求項６記載のバッテリー用電力回路。 - 【請求項８】 第２のバッテリー群は、コンデンサによ
り構成したことを特徴とする請求項１〜７いずれかに記
載のバッテリー用電力回路。 - 【請求項９】 請求項１〜８いずれかに記載のバッテリ
ー用電力回路において、動力がエンジンに伝達される電
動機を備え、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群
との直列体と前記電動機との間に電力変換回路を接続
し、前記電動機は前記エンジンの動力を受けて発電する
とともに前記電力変換回路を通して前記バッテリー群の
直列体に充電を行うことを特徴とする自動車のバッテリ
ー用電力回路。 - 【請求項１０】 電動機は、運転中の一時停止に対応し
てエンジンを停止させた後にエンジンを再始動させるた
めの電動機であることを特徴とする請求項９記載の自動
車のバッテリー用電力回路。 - 【請求項１１】 負荷として、運転を開始する初期のキ
ー操作によってのみエンジンを始動させるためのセルモ
ータが接続されていることを特徴とする請求項１０記載
の自動車のバッテリー用電力回路。 - 【請求項１２】 電動機によりエンジンを再始動させて
いる時に、双方向性DC/DCコンバータを通じて第１のバ
ッテリーから第２のバッテリーに電力を供給することを
特徴とする請求項１０記載の自動車のバッテリー用電力
回路。 - 【請求項１３】 セルモータによりエンジンを始動させ
る時に、第１のバッテリー群と第２のバッテリー群との
直列体から電力変換回路を通じて電動機に電力を供給す
ることを特徴とする請求項１１記載の自動車のバッテリ
ー用電力回路。
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