JP2004324547A - Power supply equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【技術分野】
本発明は、例えばアイドルストップ方式の自動車に搭載して好適な電源装置に関する。
【0002】
【背景技術】
自動車の燃費や排気性能の改善等を目的として、アイドルストップ方式の自動車が使用されつつある。アイドルストップ方式は、車両が交差点等で一時的に停止する時にエンジンを自動的に停止(アイドルストップ)し、発進する時にはモータージェネレーターにより自動的にエンジンを始動する方式である。
このアイドルストップ方式においては、アイドルストップ解除後のエンジンの始動の際に、短時間ではあるが大電流が必要となる。そのため、二次電池(以後、単にバッテリと言う場合もある)から大電流が放電されることにより、バッテリ電圧が低下し、エンジン始動時に所望の特性が十分に発揮されない可能性がある。また、他の電気系統やシステムの動作に影響を与える可能性がある。
【0003】
これに対処するため、電気二重層キャパシタ(EDLC)等のコンデンサをバッテリと並列に接続し、エンジン始動初期の大電流をこのコンデンサの放電により賄うことによりバッテリの負荷を軽減する方法が考えられている。しかしながら、単にコンデンサをバッテリに並列に接続したのみでは、コンデンサからの効率よい放電が得られず、バッテリの負荷の軽減が十分に行えない。
そこで、コンデンサとバッテリとの間にインダクタを配置し、また、さらに電圧検出回路やリレー等のスイッチ素子を設けた装置も提案されている(例えば、特許文献1)。この装置によれば、モーター始動時の大電流必要時において、モーター始動開始時点では、コンデンサからの電力のみをモーターへ供給し、その後はコンデンサからの電力に加えてバッテリからの電力をモーターへ供給するようにしている。これにより、放電電流を瞬時に流せるが短時間で電圧が低下するコンデンサの特性をバッテリで補いつつ、バッテリの負荷も軽減するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−266730号公報
【0005】
しかしながら、そのような従来の装置においては、いずれも相当に大容量のコンデンサを具備する必要があるという問題がある。仮に、コンデンサの容量が不十分な場合には、コンデンサからの放電電流が急速に減少してしまい、バッテリから相当量の電流の供給を受ける必要が生じ、結局バッテリに相当の負荷を与えることとなる。また、コンデンサからの放電が十分ではなく瞬間的に大電流を流せなければ、モーターを所望の特性で駆動できないという問題も生じる。
また、前述したインダクタを介在させた装置においては、インダクタを始め、複数のリレー、スイッチ、論理回路等の構成が必要であり、回路構成が大規模で複雑になるという問題もある。
すなわち、従来の装置においては、バッテリとコンデンサとを具備していたとしても、それらを効率よく使用して効果的にモーターを駆動する点において十分有効な方法は実現されておらず、改善が要望されていた。
【0006】
【発明の開示】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであって、その目的は、例えばエンジン始動時等にモーターに大電流を供給する時でも、コンデンサの電荷を効率よく使用することにより、二次電池(バッテリ)からの放電を抑えて他の電気系統への影響を防ぎ効率よくモーターを駆動することが可能な電源装置を提供することにある。
【0007】
前記課題を解決するために、本発明に係る電源装置は、第1の負荷が接続される二次電池と、第2の負荷が接続される前記二次電池に並列に接続されるコンデンサと、前記二次電池と前記コンデンサとの間に設ける電圧調整回路とを有する。この電圧調整回路は、二次電池およびコンデンサに充電が行われる時には、前記二次電池に印加される電圧より所定の第1の電圧分高い電圧が前記コンデンサに印加されて当該コンデンサおよび前記二次電池の充電が行われるように、前記二次電池および前記コンデンサに印加される電圧を調整する。また、二次電池およびコンデンサから放電が行われる時には、前記コンデンサの両端電圧が前記二次電池の両端電圧より所定の第2の電圧分低い電圧未満となった場合に前記二次電池から前記コンデンサ方向に電力が供給されるように、前記二次電池と前記コンデンサの両端電圧を調整する。
【0008】
このような構成の電源装置によれば、コンデンサには、二次電池より第1の電圧分だけ高い電圧で充電が行われるので、効率よく大量の電荷を蓄積することができる。また、これにより、コンデンサ側に接続された第2の負荷に給電する際には、二次電池より高い電圧で蓄積された大量の電荷を瞬間的に放出し、給電することができる。したがって、例えばエンジンを始動させるモーター等を第2の負荷として接続しておけば、その駆動を適切に行うことができる。
また、コンデンサ側に接続された負荷にコンデンサから大電力の放電が行われた場合においても、二次電池からの給電は、コンデンサの両端電圧が十分に下がるまでは行われない。したがって、第2の負荷への給電初期は、二次電池からの電力の供給は行われず、二次電池側に接続された第1の負荷に対して供給電圧の変動や低下等の悪影響を及ぼすことは無い。
また、仮に、コンデンサから第2の負荷に十分な電力を供給することができず、コンデンサの両端電圧が低下した場合、すなわち、コンデンサの両端電圧が二次電池の両端電圧より所定の第2の電圧分低い電圧よりさらに低くなった場合には、二次電池よりコンデンサ方向に、すなわち二次電池より第2の負荷に電力の供給が行われる。したがって、コンデンサの多少の電力の不足であれば、二次電池からの給電により第2の負荷に適切に電力の供給を行うことができる。
【0009】
このように、本発明に係る電源装置によれば、例えばエンジン始動時等にモーターに大電流を供給する時でも、コンデンサの電荷を効率よく使用することにより、二次電池(バッテリ)からの放電を抑えて他の電気系統への影響を防ぎ効率よくモーターを駆動することが可能な電源装置を提供することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
本実施形態においては、アイドルストップ方式の自動車に搭載され、アイドルストップ後等にエンジンの始動を行うモーター、および、その他の電気系統に電力を供給する電源装置を例示して本発明を説明する。
【0011】
まず、本実施形態の電源装置の構成について図1〜図3を参照して説明する。
図1は、本実施形態の電源装置の構成を示す回路図である。
図1に示すように、電源装置100は、バッテリ110、コンデンサ120、電圧ドロッパ130、インバータ140およびモータージェネレーター(M/G)150を有する。
【0012】
バッテリ110は、接続される自動車の種々の電気系統、具体的には、例えば種々のコントローラや電動ポンプ等の車体補機やアクセルセンサ・ブレーキセンサ・車速センサ等のセンサ類等に電力を供給する二次電池である。バッテリ110には、エンジン200が回転している時に、M/G150において発電された電力が、インバータ140および電圧ドロッパ130を介して供給される。これにより、バッテリ110は所定の充電目標電圧(定格電圧)に充電される。
また、バッテリ110は、アイドルストップ後のエンジン200の始動時に、必要に応じてコンデンサ120からの放電を補助して、インバータ140を介してM/G150に電力を供給する。エンジン200が始動する前にコンデンサ120の電圧がバッテリ110の電圧より所定電圧値以上低下した場合、バッテリ110は電圧ドロッパ130を介してインバータ140およびM/G150に電力を供給する。
なお、バッテリ110の端子間電圧(単にバッテリ電圧と言う場合もある)をVbattとする。
【0013】
コンデンサ120は、アイドルストップ後にエンジン200を始動する際に、M/G150に瞬間的に大量の電力を供給するための電気二重層コンデンサである。コンデンサ120には、エンジン200回転時、M/G150において発電された電力がインバータ140を介して供給され、これにより電荷が蓄積される。すなわち、充電される。
M/G150を回転させてエンジン200を始動する時には、コンデンサ120は、瞬間的に蓄積した電荷を放電し、インバータ140を介してM/G150に必要な電力を供給する。
なお、コンデンサ120の端子間電圧(単にコンデンサ電圧と言う場合もある)をVconとする。
【0014】
電圧ドロッパ130は、図2に示す特性でバッテリ110側(−側)とコンデンサ120側(+側)を導通させる電圧調整手段である。
電圧ドロッパ130は、インバータ140からバッテリ110の方向(+方向)に電圧が印加された場合には、バッテリ110の両端電圧Vbattとコンデンサ120の両端電圧Vconとの差が第1のターンオン電圧(充電時ターンオン電圧)Vdrop1以上となった場合に導通状態となるように作用する。これにより、M/G150において発電された電力によりバッテリ110およびコンデンサ120が充電される時には、コンデンサ120は、バッテリ110より第1のターンオン電圧Vdrop1分だけ高い電圧で充電される。
【0015】
また、電圧ドロッパ130は、バッテリ110からインバータ140方向(−方向)に電圧が印加された場合には、コンデンサ120の両端電圧Vconとバッテリ110の両端電圧Vbattとの差が第2のターンオン電圧(放電時ターンオン電圧)Vdrop2以上となった場合に導通状態となるように作用する。これにより、M/G150を駆動する時には、コンデンサ電圧Vconが、バッテリ電圧Vbattより第2のターンオン電圧Vdrop2分低い電圧値よりさらにより低くなった時に、バッテリ110からインバータ140に電力が供給される。
なお、図2に示すように、充電時ターンオン電圧Vdrop1は、放電時ターンオン電圧Vdrop2より高くなるように設定される。
【0016】
このような特性の電圧ドロッパ130は、図3に示す回路により構成することができる。
図3に示すように、電圧ドロッパ130は、コンデンサ120(+側)とバッテリ110(−側)との間に、第1の回路(充電用回路)131および第2の回路(放電用回路)132を並列に配置した構成である。第1の回路131は、例えば5個のダイオード133−1〜133−5を、コンデンサ120からバッテリ110に向かう方向が順方向となるように配置した回路である。また、第2の回路は、例えば1個のダイオード133−6をバッテリ110からコンデンサ120に向かう方向が順方向となるように配置した回路である。
本実施形態においては、これらのダイオード133−1〜123−6は、いずれも順方向ターンオン電圧1[V]の同一のダイオードとする。したがって、第1の回路に係る第1のターンオン電圧は5[V]となり、第2の回路に係る第2のターンオン電圧は1[V]となる。これにより、図2に示した特性の電圧ドロッパ130が構成される。
【0017】
インバータ140は、エンジン200の始動時、コンデンサ120またはバッテリ110から供給される直流電力を交流電力に変換し、これをM/G150へ供給し、M/G150を力行運転させる。また、エンジン始動後は、M/G150から送られる交流電力を直流電力へ変換し、コンデンサ120およびバッテリ110に印加する。
なお、インバータ140は、M/G150から供給される交流電力をバッテリ110の充電電圧Vbattより第1のターンオン電圧Vdrop1だけ高い電圧の直流電力に変換し、コンデンサ120およびバッテリ110に印加する。
【0018】
M/G150は、エンジン200と機械的に連結されたモータジェネレータ(電動発電機)である。M/G150は、アイドルストップ後のエンジン始動時等にインバータ140からの交流電力により力行運転され、エンジンを点火可能な状態まで回転させる。また、エンジン始動後は、エンジンと連れ回りし、回転磁界により交流電力を発生し、発電した電力をインバータ140へ送出する。
なお、発生する電力の電圧は、M/G150内回転磁界の強さを加減して調整する。
【0019】
次に、電源装置100の動作について図4および図5を参照して説明する。
まず、エンジン200の回転時にバッテリ110およびコンデンサ120が充電される時の電源装置100の動作について図4を参照して説明する。
図4は、エンジン200が回転している状態でのコンデンサ電圧Vconおよびバッテリ電圧Vbattの遷移状態を示す図である。
エンジン200が回転状態となると、エンジン200に連結されたM/G150が強制的に回転され、交流電力が生起される。すなわち発電される。M/G150で発電された交流電力は、インバータ140に供給される。インバータ140は、M/G150から供給される交流電力を直流電力に変換し、コンデンサ120およびバッテリ110に出力する。
この時、インバータ140の出力電圧は、M/G150内の回転磁界の強さを制御することにより調整される。具体的には、出力電圧は、バッテリ電圧Vbatt+電圧ドロッパ130の第1のターンオン電圧Vdrop1となるように調整される。
【0020】
インバータ140から供給される電力によりコンデンサ120は充電され、コンデンサ120の両端電圧Vconは、図4に示すように、次第に高くなる。
コンデンサ120への充電が開始された直後は、コンデンサ120の両端電圧Vconは、バッテリ電圧Vbatt+第1のターンオン電圧Vdrop1より低い。したがって、電圧ドロッパ130の両端電圧は第1の回路131のターンオン電圧Vdrop1より低く、第1の回路131は導通状態とならない。したがって、インバータ140側からの電流はバッテリ110側に電流は流れず、この期間はバッテリ110への充電は行われない。
【0021】
コンデンサ120の充電が進むと、コンデンサ120の両端電圧Vconは、バッテリ電圧Vbatt+第1のターンオン電圧Vdrop1より高くなる。この状態で、電圧ドロッパ130の両端電圧は、第1の回路131のターンオン電圧Vdrop1以上となる。したがって、電圧ドロッパ130の第1の回路131が導通状態となり、インバータ140からバッテリ110へ電圧ドロッパ130を介して電流が流れ、コンデンサ120とともにバッテリ110も充電される。その結果、図4に示すように、バッテリ110の両端電圧Vbattとコンデンサ120の両端電圧Vconは、第1のターンオン電圧Vdrop1の差を維持した状態で、共に徐々に上昇する。
そして最終的には、コンデンサ120の両端電圧Vconはインバータ140の出力電圧と等しくなり、また、バッテリ110の両端電圧Vbattはコンデンサ両端電圧Vconより第1のターンオン電圧Vdrop1だけ低い値となって充電が完了する。
【0022】
次に、エンジン200が停止状態の時、および、エンジン200が停止状態から始動される時の電源装置100の動作について、図5を参照して説明する。
図5は、エンジン200が停止している状態から始動する時のコンデンサ電圧Vcon、バッテリ電圧Vbattおよびエンジン始動時のモーターリング電流Imotorの遷移状態を示す図である。
【0023】
アイドルストップ時等のエンジン停止状態では、充電は無く、単にバッテリ110に蓄積された電力が車両の電気系統に供給される状態となる。したがって、バッテリ110の両端電圧Vbattは、バッテリ110の開放電圧より若干低い電圧になる。また、これに合わせてコンデンサ120の両端電圧Vconも充電時より若干低い電圧となる。なお、この時も、コンデンサ電圧Vcon=バッテリ電圧Vbatt+第1のターンオン電圧Vdrop1の関係は維持される。
【0024】
次に、例えばアイドルストップ状態からアクセルが操作されると、コンデンサ120からM/G150に電力が供給され、M/G150が回転され、これによりエンジンが始動される。
すなわち、図5に示すように、コンデンサ120からインバータ140に対して放電が開始され、瞬間的に大量のエンジン始動初期電流Imotorが流される。この放電初期においては、電圧ドロッパ130の両端の電圧は、コンデンサ120側の方が高い。したがって、電圧ドロッパ130の第2の回路132は導通状態とならず、バッテリ110からインバータ140への放電は行われない。
【0025】
コンデンサ120からの放電が継続されると、コンデンサ内部抵抗による電圧降下と同時に、電荷減少によるコンデンサ電圧の低下が起こり、コンデンサ電圧Vconは徐々に低下する。しかし、コンデンサ電圧Vconが、バッテリ電圧Vbattより第2のターンオン電圧(放電時ターンオン電圧)Vdrop2低い電圧以内に維持されている間は、この状態が維持され、バッテリ110からインバータ140への電力の供給は無い。通常はこの期間に、M/G150によりエンジン200が十分に回転され、エンジン200は始動される。エンジン200が始動されれば、コンデンサ120からM/G150への給電は不要となり、逆にM/G150から電源装置100への充電が開始される。
【0026】
エンジン200が始動されない状態が継続すると、コンデンサ120の電圧Vconは引き続き低下し、バッテリ電圧Vbatt−第2のターンオン電圧Vdrop2より低くなる。すなわち、電圧ドロッパ130の第2の回路132の順方向(バッテリ110側からコンデンサ120側への方向)の電圧が、第2のターンオン電圧以上となる。その結果、電圧ドロッパ130の第2の回路は導通状態となり、バッテリ110からインバータ140への放電が開始され、バッテリ110およびコンデンサ120の双方からインバータ140に給電が行われる状態となる。またその結果、バッテリ電圧Vbattとコンデンサ電圧Vconとは、図5に示すように、第2のターンオン電圧Vdrop2の差を維持した状態で、共に徐々に低下する。
このように、コンデンサ120から相当の放電がされてもなおエンジン200が始動されなかった場合にのみ、バッテリ110からインバータ140に給電が行われる。
【0027】
このような電源装置100の動作に基づいて、第1のターンオン電圧Vdrop1、第2のターンオン電圧Vdrop2およびコンデンサ120の容量は、次のように設定をする。すなわち、エンジン200の始動に必要なモーターリング電流Imotorを時間積算した電荷量と、コンデンサ電圧Vconがバッテリ電圧Vbatt−第2のターンオン電圧Vdrop2に低下するまでのコンデンサ放電電荷量がほぼ等しくなるように、これらの電圧値および容量を設定する。そのようにすれば、コンデンサ120の電力のみでエンジン200を始動することが可能となり、バッテリ110からのインバータ140への給電を回避することができる。仮に、何らかの抵抗成分が発生したり、余計な電力消費が発生したとしても、少なくとも、バッテリ110から大電流の放出によるバッテリ電圧Vbattの大幅な低下は避けることができる。
また、エンジン200を始動させるに際しては、コンデンサ120に十分な充電が行われていることを条件とする。そのようにすれば、コンデンサ120からの放電のみによるエンジン200の始動をより確実に行うことができる。
【0028】
このように、本実施形態の電源装置100においては、アイドルストップ後のエンジン始動時には、まず、コンデンサ120に蓄積された電力を用いてM/G150を回転させる。コンデンサ120には、バッテリ110より高電圧でM/G150の始動に十分な電荷が蓄積されているので、瞬間的に大きな電流を流すことができ、かつ、エンジン200の始動を適切に行える。
この時、バッテリ110は、コンデンサ120および大容量の負荷であるM/G150と電圧ドロッパ130により実質的に分離されており、バッテリ110の電力は使用されない。したがって、バッテリ110は、M/G150の起動によるコンデンサ120の放電の影響を何ら受けること無く、安定して他の電気系統に電力を供給し続けることができる。
また、仮にコンデンサ120からの電力のみではエンジン200が始動に至らず、コンデンサ120の出力電圧が低下してしまった場合には、バッテリ110からの電力の供給が開始される。したがって、バッテリ110からの電力により、エンジン200を適切に始動できる。
【0029】
実施例
コンデンサ120に蓄積した電力のみでエンジン200の始動を行う電源装置100を具体的に構成した。その特性を図6に示す。
コンデンサ120は、容量25[F]、内部抵抗10[mΩ]のコンデンサを用い、バッテリ110は開放電圧12.0[V]の二次電池を用いた。また、電圧ドロッパ130の第1のターンオン電圧Vdrop1は5[V]、第2のターンオン電圧Vdrop2は1[V]となるように、電圧ドロッパ130を構成した。
この条件でエンジン200を始動した場合のコンデンサ電圧Vcon、バッテリ電圧Vbatt、および、インバータへの入力電流Imotorの遷移を図6に示す。
【0030】
図6に示すように、エンジン始動開始前のバッテリ電圧Vbattは12.0[V]であり、第1のターンオン電圧Vdrop1が5[V]なので、コンデンサ電圧Vconは17.0[V]となった。
エンジン200の始動(M/G150の始動)直後、始動電流Imotorが350[A]まで立ち上がったところで、コンデンサ120の内部抵抗による電圧降下と放電による電圧低下で、コンデンサ電圧Vconは13[V]まで低下した。
また、エンジン200始動から0.4秒後には、コンデンサ電圧Vconは11.1[V]まで低下した。
しかし、その後放電電流の低下によって電圧が上昇し、始動電流Imotorが不要となった時(0Aとなった時)、すなわち、エンジン200が安定して始動した時には、コンデンサ120の電圧低下は4.6[V]に収束し、結局コンデンサ電圧Vconは12.4[V]となった。
【0031】
このように、コンデンサ電圧Vconが11[V]を下回る状態、すなわち、電圧ドロッパ130の両端でコンデンサ120側の電圧がバッテリ110側の電圧より1[V]以上低下し、電圧ドロッパ130の第2の回路が導通状態となり、バッテリ110からの放電が開始される状態が生じること無く、エンジン200が始動された。すなわち、バッテリ110からの電力の持ち出しは生じず、エンジン始動時の力行性能の低下を抑制するとともに、他の電気系統、他のシステムへの悪影響を全く与えずに、アイドルストップ後のエンジン200の始動を行えた。
【0032】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態の電源装置の構成を示す回路図である。
【図2】図2は、図1に示した電源装置の電圧ドロッパの特性を示す図である。
【図3】図3は、図1に示した電源装置の電圧ドロッパの構成例を示す回路図である。
【図4】図4は、接続したエンジンが始動後回転している状態での図1に示した電源装置のコンデンサ電圧およびバッテリ電圧の遷移状態を示す図である。
【図5】図5は、接続したエンジンが停止状態から始動する時のコンデンサ電圧、二次電池電圧およびエンジン始動時モーターリング電流の遷移状態を示す図である。
【図6】図6は、図1に示した電源装置の具体的構成例において、コンデンサの電力のみでエンジンの始動を行う場合の動作状態を説明するための図である。
【符号の説明】
100…電源装置
110…バッテリ
120…コンデンサ
130…電圧ドロッパ
131…第1の回路
132…第2の回路
133…ダイオード
140…インバータ
150…モータージェネレーター(M/G)
200…エンジン[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a power supply device suitable for being mounted on, for example, an idle stop type automobile.
[0002]
[Background Art]
2. Description of the Related Art Idle stop type vehicles are being used for the purpose of improving fuel efficiency and exhaust performance of the vehicles. The idle stop method is a method in which the engine is automatically stopped (idle stop) when the vehicle temporarily stops at an intersection or the like, and the engine is automatically started by a motor generator when the vehicle starts moving.
In the idle stop system, a large amount of current is required for a short time when the engine is started after the idle stop is released. For this reason, a large current is discharged from the secondary battery (hereinafter, sometimes simply referred to as a battery), and the battery voltage is reduced, so that the desired characteristics may not be sufficiently exhibited when the engine is started. It may also affect the operation of other electrical systems and systems.
[0003]
In order to cope with this, a method has been considered in which a capacitor such as an electric double layer capacitor (EDLC) is connected in parallel with the battery, and a large current at the beginning of engine start is supplied by discharging this capacitor to reduce the load on the battery. I have. However, simply connecting a capacitor in parallel with a battery does not provide efficient discharge from the capacitor, and does not sufficiently reduce the load on the battery.
Therefore, a device in which an inductor is arranged between a capacitor and a battery and further a switch element such as a voltage detection circuit and a relay is provided has been proposed (for example, Patent Document 1). According to this device, when a large current is required at the start of the motor, at the start of the motor start, only the power from the capacitor is supplied to the motor, and thereafter, in addition to the power from the capacitor, the power from the battery is supplied to the motor. I am trying to do it. As a result, the characteristics of the capacitor, in which the discharge current can flow instantaneously but the voltage drops in a short time, are supplemented by the battery, and the load on the battery is reduced.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-266730
However, such a conventional device has a problem that it is necessary to provide a capacitor having a considerably large capacity. If the capacity of the capacitor is insufficient, the discharge current from the capacitor will decrease rapidly, and it will be necessary to receive a large amount of current from the battery. Become. Further, if the discharge from the capacitor is not sufficient and a large current cannot be instantaneously supplied, the motor cannot be driven with desired characteristics.
Further, in the device in which the above-described inductor is interposed, a configuration including an inductor, a plurality of relays, switches, logic circuits, and the like is required, and there is a problem that the circuit configuration is large and complicated.
That is, even if a conventional device is provided with a battery and a capacitor, a sufficiently effective method for efficiently driving the motor by using the battery and the capacitor has not been realized. It had been.
[0006]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to efficiently use the charge of a capacitor even when supplying a large current to a motor at the time of starting an engine, for example. It is an object of the present invention to provide a power supply device capable of suppressing discharge from a secondary battery (battery), preventing an influence on other electric systems, and efficiently driving a motor.
[0007]
In order to solve the above problem, a power supply device according to the present invention includes a secondary battery to which a first load is connected, a capacitor connected in parallel to the secondary battery to which a second load is connected, A voltage adjusting circuit provided between the secondary battery and the capacitor. When charging the secondary battery and the capacitor, the voltage adjusting circuit applies a voltage higher than the voltage applied to the secondary battery by a predetermined first voltage to the capacitor, and the capacitor and the secondary battery are charged. The voltage applied to the secondary battery and the capacitor is adjusted so that the battery is charged. Further, when discharging is performed from the secondary battery and the capacitor, when the voltage across the capacitor becomes less than a voltage lower by a predetermined second voltage than the voltage across the secondary battery, the capacitor is removed from the secondary battery. The voltage across the secondary battery and the capacitor is adjusted so that power is supplied in the direction.
[0008]
According to the power supply device having such a configuration, the capacitor is charged at a voltage higher than the secondary battery by the first voltage, so that a large amount of electric charges can be efficiently accumulated. In addition, when power is supplied to the second load connected to the capacitor, a large amount of electric charge accumulated at a voltage higher than that of the secondary battery can be instantaneously released and supplied. Therefore, for example, if a motor or the like for starting the engine is connected as the second load, it can be driven appropriately.
Further, even when a large amount of power is discharged from the capacitor to the load connected to the capacitor, power is not supplied from the secondary battery until the voltage across the capacitor is sufficiently reduced. Therefore, in the initial stage of power supply to the second load, power is not supplied from the secondary battery, and the first load connected to the secondary battery has an adverse effect such as a fluctuation or decrease in supply voltage. There is nothing.
Further, if sufficient power cannot be supplied from the capacitor to the second load, and the voltage across the capacitor decreases, that is, the voltage across the capacitor becomes a predetermined second voltage higher than the voltage across the secondary battery. If the voltage becomes lower than the voltage lower by the voltage, power is supplied from the secondary battery to the capacitor, that is, from the secondary battery to the second load. Therefore, if the power of the capacitor is slightly insufficient, power can be appropriately supplied to the second load by power supply from the secondary battery.
[0009]
As described above, according to the power supply device of the present invention, even when a large current is supplied to the motor at the time of starting the engine, for example, the discharge of the secondary battery (battery) is achieved by efficiently using the charge of the capacitor. It is possible to provide a power supply device capable of preventing the influence on other electric systems by suppressing the electric power and efficiently driving the motor.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, the present invention will be described by exemplifying a motor that is mounted on an idle stop type vehicle and starts an engine after an idle stop, and a power supply device that supplies power to other electric systems.
[0011]
First, the configuration of the power supply device of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the power supply device of the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the
[0012]
The
Further,
The voltage between the terminals of the battery 110 (sometimes simply referred to as the battery voltage) is defined as Vbatt.
[0013]
The
When the
The voltage between terminals of the capacitor 120 (sometimes simply referred to as a capacitor voltage) is defined as Vcon.
[0014]
The
When a voltage is applied from the
[0015]
When a voltage is applied from the
As shown in FIG. 2, the charge turn-on voltage Vdrop1 is set to be higher than the discharge turn-on voltage Vdrop2.
[0016]
The
As shown in FIG. 3, the
In this embodiment, the diodes 133 -1 ~123 -6 are all the same diode forward turn-on voltage 1 [V]. Therefore, the first turn-on voltage of the first circuit is 5 [V], and the second turn-on voltage of the second circuit is 1 [V]. Thereby, the
[0017]
The
[0018]
M /
The voltage of the generated power is adjusted by adjusting the strength of the rotating magnetic field in the M /
[0019]
Next, the operation of the
First, the operation of
FIG. 4 is a diagram illustrating transition states of the capacitor voltage Vcon and the battery voltage Vbatt when the
When
At this time, the output voltage of
[0020]
The
Immediately after the charging of the
[0021]
As the charging of the
Eventually, the voltage Vcon across the
[0022]
Next, the operation of the
FIG. 5 is a diagram showing transition states of the capacitor voltage Vcon, the battery voltage Vbatt, and the motoring current Imotor at the time of starting the engine when the
[0023]
When the engine is stopped such as at the time of idling stop, there is no charge, and the power stored in the
[0024]
Next, for example, when the accelerator is operated from the idle stop state, power is supplied from the
That is, as shown in FIG. 5, the discharge from the
[0025]
When the discharge from the
[0026]
When the state where the
As described above, power is supplied from
[0027]
Based on the operation of the
Further, when starting the
[0028]
As described above, in the
At this time,
Also, if the power from the
[0029]
Embodiment The
As the
FIG. 6 shows transition of the capacitor voltage Vcon, the battery voltage Vbatt, and the input current Imotor to the inverter when the
[0030]
As shown in FIG. 6, the battery voltage Vbatt before the start of the engine is 12.0 [V] and the first turn-on voltage Vdrop1 is 5 [V], so that the capacitor voltage Vcon is 17.0 [V]. Was.
Immediately after the start of the engine 200 (start of the M / G 150), when the starting current Imotor rises to 350 [A], the voltage drop due to the internal resistance of the
Also, 0.4 seconds after the
However, after that, when the voltage rises due to a decrease in the discharge current and the starting current Imotor becomes unnecessary (when the starting current becomes 0 A), that is, when the
[0031]
As described above, the state where the capacitor voltage Vcon is lower than 11 [V], that is, the voltage of the
[0032]
The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating characteristics of a voltage dropper of the power supply device illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a voltage dropper of the power supply device illustrated in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing transition states of a capacitor voltage and a battery voltage of the power supply device shown in FIG. 1 in a state where the connected engine is rotating after starting.
FIG. 5 is a diagram illustrating transition states of a capacitor voltage, a secondary battery voltage, and a motoring current at the time of engine start when the connected engine starts from a stopped state.
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation state in a case where the engine is started only by the electric power of the capacitor in the specific configuration example of the power supply device shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
100
200 ... Engine
Claims (7)
前記二次電池に並列に接続され、第2の負荷が接続されるコンデンサと、
前記二次電池と前記コンデンサとの間に設けられる電圧調整回路であって、充電時には、前記二次電池に印加される電圧より第1の電圧分高い電圧が前記コンデンサに印加され、放電時には、前記コンデンサの両端電圧が前記二次電池の両端電圧より第2の電圧分低い電圧よりさらに低くなった場合に前記二次電池から前記コンデンサ方向に電力が供給されるように、前記二次電池と前記コンデンサの両端電圧を調整する電圧調整回路と
を有する電源装置。A secondary battery to which the first load is connected;
A capacitor connected in parallel to the secondary battery and connected to a second load;
A voltage adjustment circuit provided between the secondary battery and the capacitor, wherein during charging, a voltage higher by a first voltage than the voltage applied to the secondary battery is applied to the capacitor, and during discharging, When the voltage across the capacitor is lower than a voltage lower by a second voltage than the voltage across the secondary battery by a second voltage, power is supplied from the secondary battery toward the capacitor. A power supply device comprising: a voltage adjusting circuit that adjusts a voltage between both ends of the capacitor.
請求項1に記載の電源装置。A first circuit between the capacitor and each positive electrode of the secondary battery, wherein the first voltage is a turn-on voltage from the capacitor to the secondary battery, and 2. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device is a circuit in which a second circuit in which the direction of the capacitor is a forward direction from a battery and the second voltage is a turn-on voltage is connected in parallel.
請求項2に記載の電源装置。The power supply device according to claim 2, wherein the first circuit and the second circuit are circuits each including a diode.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電源装置。The power supply device according to claim 1, wherein the second voltage is lower than the first voltage.
請求項1〜3のいずれかに記載の電源装置。The first load that needs to be constantly supplied with power is connected to the secondary battery side of the voltage adjustment circuit, and power is temporarily and intensively supplied to the capacitor side of the voltage adjustment circuit. The power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the required second load is connected, and supplies power to each of the first load and the second load.
請求項4に記載の電源装置。The second load is a motor generator driven by the supplied electric power to start the engine, and is driven by the engine when the engine is rotating to generate electric power. 5. The power supply device according to claim 4, wherein power is supplied to the power generator, and the secondary battery and the capacitor are charged by power supplied from the motor generator when the engine is rotating.
請求項5に記載の電源装置。The power supply device according to claim 5, wherein supply of electric power to the motor generator for starting the engine is performed when a predetermined condition is satisfied.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007255294A (en) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Toyota Motor Corp | Power supply for vehicle |
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CN101517857A (en) * | 2006-07-26 | 2009-08-26 | 维贾伊·贾格迪什·切达 | An energy source |
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- 2003-04-25 JP JP2003121067A patent/JP2004324547A/en active Pending
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