JP2007306665A - Power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置に係り、詳しくは一次側と二次側とがトランスで絶縁されたコンバータを備えた電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device, and more particularly to a power supply device including a converter in which a primary side and a secondary side are insulated by a transformer.
エンジン(内燃機関)で走行する自動車として、低燃費や排気ガス削減のため、始動時や低速域ではモータで駆動輪を駆動し、中高速域ではエンジンで駆動輪を駆動する所謂ハイブリッド車が実用化されている。自動車には各種の補機が使用されており、その電源も必要である。そして、各種補機の使用電圧は、モータの使用電圧より低い。このようなハイブリッド車では、モータ用の高圧電源と各種補機用の低圧電源が必要となる。 As a vehicle that runs on an engine (internal combustion engine), a so-called hybrid vehicle that drives the drive wheels with a motor at the start and low speed ranges and drives the drive wheels with an engine at medium and high speed ranges is practical for low fuel consumption and exhaust gas reduction. It has become. Various auxiliary machines are used in automobiles, and their power sources are also required. And the use voltage of various auxiliary machines is lower than the use voltage of a motor. Such a hybrid vehicle requires a high-voltage power source for motors and a low-voltage power source for various auxiliary machines.
通常、高電圧の電源から絶縁して別電圧の電源(出力)を作成する場合、図2に示すような構成となる。即ち、電源装置51は、高圧直流電源HVが入力される一次側発振部(スイッチング部)52と、二次側整流部53とがトランス54で絶縁されたコンバータ55を備えている。二次側整流部53は、プラス側の出力端子56a及びマイナス側の出力端子56bを備え、出力端子56bは接地されている。
Normally, when a power supply (output) with a different voltage is created by being insulated from a high-voltage power supply, the configuration is as shown in FIG. That is, the
また、近年、車両装備の電子化は目覚ましく、車両に搭載される電気負荷も多様化している。例えば、ステアリング装置やブレーキ装置をはじめとするアクチュエータ類の電動化も検討が進められている。しかし、このような車載アクチュエータは使用電圧が高いため、現行の低電圧電源では対応が困難である。そこで、従来から車載されている低電圧バッテリと、高電圧バッテリとを併用する車両の給電回路が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この給電回路は、図3に示すように、高電圧バッテリ61を含む高電圧直流電源と、低電圧用負荷との間に電圧降下用のDC/DCコンバータ62が介在する。DC/DCコンバータ62の下流側に設けられた低電圧バッテリ63がDC/DCコンバータ62の停止時に低電圧負荷に対して電力供給を行う。ECU64は、原則としてエンジン停止時にはDC/DCコンバータ62を停止させるが、エンジン停止時でも搭乗者の存在を検出する信号が入力された場合にはDC/DCコンバータ62を強制作動させる。
図2に示す従来技術では、コンバータ55は出力端子56aから負荷で要求される電圧を出力できる能力のものが必要になる。従って、出力電圧(二次側電圧)が高くなると、トランス54の巻数比を下げなくてはならない。これにより一次側発振部52の電流容量も大きくなり、一次側の素子として電流容量の高いものが必要になる。また、二次側電圧が高くなるので、二次側整流部53の素子も高耐圧のものが必要となる。その結果、電源装置の小型化や低コスト化が難しくなる。
In the prior art shown in FIG. 2, the
特許文献1の給電回路では、低電圧用負荷に低電圧バッテリ63及びDC/DCコンバータ62から電圧を供給可能となっている。しかし、DC/DCコンバータ62及び低電圧バッテリ63は低電圧用負荷に並列に接続されており、DC/DCコンバータ62の停止時に低電圧バッテリ63から電圧が供給されるようになっている。従って、DC/DCコンバータ62は、低電圧用負荷で必要な電圧を出力する必要があり、低電圧用負荷で必要な電圧が高くなればDC/DCコンバータ62の出力も高くなる。
In the power supply circuit of Patent Document 1, a voltage can be supplied from a
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、一次側と二次側とがトランスで絶縁されたコンバータを備えた電源装置において、負荷要求電圧が同じ場合、二次側の素子として従来に比べて耐圧の低い素子を使用することができ、装置全体として小型化及び低コスト化を図ることができる電源装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the object thereof is a power supply device including a converter in which a primary side and a secondary side are insulated by a transformer, when the load request voltage is the same. An object of the present invention is to provide a power supply apparatus that can use an element having a lower withstand voltage than the conventional element as a secondary element, and can be reduced in size and cost as a whole.
前記の目的を達成するため請求項1に記載の発明は、一次側と二次側がトランスで絶縁されたコンバータと、前記コンバータの二次側に接続されるバッテリとを備え、前記二次側の出力端子と前記バッテリとが直列に接続されている。この発明では、一次側と二次側がトランスで絶縁されたコンバータの二次側の出力端子は、バッテリに直列に接続されているため、電源装置の出力電圧は、バッテリの出力電圧と、コンバータの二次側の出力電圧との和になる。従って、コンバータの出力電圧は負荷で要求される電圧からバッテリの電圧を差し引いた値の電圧でよくなる。即ち、負荷要求電圧が同じ場合、二次側の素子として従来に比べて耐圧の低い素子を使用することができ、装置全体として小型化及び低コスト化を図ることができる。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a converter in which a primary side and a secondary side are insulated by a transformer, and a battery connected to the secondary side of the converter, An output terminal and the battery are connected in series. In this invention, since the secondary side output terminal of the converter in which the primary side and the secondary side are insulated by a transformer is connected in series to the battery, the output voltage of the power supply device is the output voltage of the battery, the converter This is the sum of the output voltage on the secondary side. Therefore, the output voltage of the converter may be a voltage obtained by subtracting the battery voltage from the voltage required by the load. That is, when the required load voltage is the same, an element having a lower withstand voltage than the conventional element can be used as the element on the secondary side, and the entire apparatus can be reduced in size and cost.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記コンバータは降圧型コンバータである。従って、この発明では、出力電圧がバッテリの出力電圧分だけ低い出力でよいため、トランスの巻数比を上げることができる。その結果、一次側電流量が低下し、一次側の素子として電流容量の低いものを使用することができ、装置全体のより小型化が可能になる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the converter is a step-down converter. Therefore, in the present invention, since the output voltage may be lower than the output voltage of the battery, the transformer turns ratio can be increased. As a result, the primary-side current amount is reduced, and the primary-side element having a low current capacity can be used, and the entire apparatus can be further downsized.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記一次側の電源は車両駆動用電源である。車両の場合、エンジンルームに収容される機器の小型化の要求が強いが、この発明では、その要求に対応することが可能になる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the primary power source is a vehicle driving power source. In the case of a vehicle, there is a strong demand for downsizing the equipment accommodated in the engine room, but the present invention can meet the demand.
本発明によれば、一次側と二次側とがトランスで絶縁されたコンバータを備えた電源装置において、出力電圧が同じ場合、二次側の素子として従来に比べて耐圧の低い素子を使用することができ、装置全体として小型化及び低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, in a power supply device including a converter in which a primary side and a secondary side are insulated by a transformer, when the output voltage is the same, an element having a lower withstand voltage is used as an element on the secondary side than in the past. Therefore, the entire apparatus can be reduced in size and cost.
(第1の実施形態)
以下、本発明をハイブリッド自動車に搭載されるとともに、駆動輪を駆動するモータ用の高圧電源を補機用の低電圧に降圧して供給する電源装置に具体化した一実施形態を図1にしたがって説明する。
(First embodiment)
In the following, an embodiment in which the present invention is implemented in a hybrid vehicle and embodied in a power supply apparatus that supplies a high-voltage power supply for a motor that drives a driving wheel by stepping down to a low voltage for an auxiliary machine is shown in FIG. explain.
図1に示すように、電源装置11は、一次側と二次側とがトランス12で絶縁されたコンバータ13と、コンバータ13の二次側に接続されるバッテリ14とを備えている。コンバータ13は、一次側には、高圧直流電源HVが入力される一次側発振部(スイッチング部)15、二次側には、プラス側の出力端子16a及びマイナス側の出力端子16bを有する二次側整流部16を備えている。一次側発振部15はトランス12の一次巻線17に接続され、二次側整流部16はトランス12の二次巻線18に接続されている。高圧直流電源HVは、例えば、車両の駆動輪を駆動するモータ用の電源であって、出力が直流200〜300V程度である。また、コンバータ13の出力は30V程度である。コンバータ13は降圧型コンバータであり、例えば、一石フォワード型コンバータで構成される。
As shown in FIG. 1, the
一次側発振部15は、スイッチング素子を備えており、図示しない制御部(制御IC)からの制御信号によりスイッチング制御されるようになっている。
二次側整流部16は、トランス12の二次巻線18からの電流を直流に変換可能な構成であればよく、例えば、ダイオードを組み合わせた整流回路や交互にオン、オフ制御されるスイッチング素子を備えた構成の整流回路が使用される。二次側整流部16のマイナス側の出力端子16bは、バッテリ14のプラス側端子14aに接続されており、バッテリ14のマイナス側端子14bは接地されている。即ち、トランス12の二次側の出力端子16a,16bは、バッテリ14と直列に接続されている。バッテリ14は、出力が12V程度である。バッテリ14は、車両のヘッドランプ等の補機の電源としては、昇圧せずに使用される。
The primary
The secondary
次に前記のように構成された電源装置11の作用を説明する。
電源装置11は、入力側が車両の高圧直流電源HVに接続され、出力端子16aが図示しない負荷のプラス側端子に接続されて使用される。
Next, the operation of the
The
制御部から出力される制御信号に基づいて一次側発振部15のスイッチング素子がスイッチング制御され、トランス12の一次巻線17に交流が発生するとともに、二次巻線18に一次巻線17と二次巻線18との巻線比に対応した電圧が発生する。そして、二次巻線18に発生した電流が二次側整流部16で整流されて直流となり、出力端子16aから出力される。
Based on a control signal output from the control unit, the switching element of the primary
一次巻線17の巻数をN1、二次巻線18の巻数をN2とすると、一次電圧V1と二次電圧V2の比(変圧比)は巻数比に等しい。また、一次電流I1と二次電流I2の比(変流比)は巻数比の逆数に等しい。
When the number of turns of the
V1/V2=N1/N2
I1/I2=N2/N1
負荷で必要な電圧をVoutとし、バッテリ14の出力電圧をVBとすると、コンバータ13の出力電圧、即ち二次電圧V2は、負荷で必要な電圧Voutからバッテリ14の出力電圧VBを差し引いた値でよく、V2=Vout−VBとなる。そのため、二次側整流部16で使用される素子として、負荷の要求電圧が同じ場合、従来に比べて耐圧の低い素子を使用することが可能になる。
V1 / V2 = N1 / N2
I1 / I2 = N2 / N1
If the voltage required at the load is Vout and the output voltage of the
また、コンバータ13が降圧型のため、コンバータ13の二次電圧V2を下げることによりトランス12の巻数比を上げることができ、一次電流I1の値が下がる。
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
Further, since the
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1)電源装置11は、一次側と二次側がトランス12で絶縁されたコンバータ13と、コンバータ13の二次側に接続されるバッテリ14とを備え、二次側の出力端子16a,16bとバッテリ14とが直列に接続されている。そのため、電源装置11の出力端子16aの出力電圧は、バッテリ14の出力電圧VBと、コンバータ13の二次電圧V2との和になる。従って、コンバータ13の二次電圧(出力電圧)V2は負荷で要求される電圧Voutからバッテリ14の出力電圧VBを差し引いた値の電圧でよくなる。その結果、負荷要求電圧が同じ場合、二次側の素子として従来に比べて耐圧の低い素子を使用することができ、装置全体として小型化及び低コスト化を図ることができる。
(1) The
(2)コンバータ13は降圧型コンバータである。従って、同じ出力電圧を得る場合、トランス12の巻数比を上げることができる。その結果、一次電流が低下し、一次側の素子として電流容量の低いものを使用することができる。また、二次側の素子として従来に比べて耐圧の低い素子を使用することができることと相俟って、トランス12の小型化、ひいては電源装置11全体のより小型化が可能になる。
(2) The
(3)コンバータ13の一次側の電源である高圧直流電源HVは車両駆動用電源である。即ち、電源装置11は車両に搭載されて使用される。車両の場合、エンジンルームに収容される機器の小型化の要求が強いが、この電源装置11では、その要求に対応することが可能になる。
(3) The high-voltage DC power supply HV that is the primary power supply of the
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ ハイブリッド車に限らず、駆動輪のモータ用の高圧電源と、補機用の低圧電源としてのバッテリとを備えた電気自動車あるいは燃料電池(FC)車に適用してもよい。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The present invention is not limited to a hybrid vehicle, and may be applied to an electric vehicle or a fuel cell (FC) vehicle including a high voltage power source for a drive wheel motor and a battery as a low voltage power source for an auxiliary machine.
○ 車両に限らず、高圧電源と、低圧用電源としてのバッテリを備えた装置に適用してもよい。
○ バッテリとして出力電圧が異なる複数のバッテリを備えた装置に限らず、バッテリの出力電圧より高い電圧で負荷を使用するとともに、バッテリの他に電源装置用の電源を備えた装置に適用してもよい。
O You may apply not only to a vehicle but to the apparatus provided with the battery as a high voltage power supply and a low voltage | pressure power supply.
○ Not only devices with multiple batteries with different output voltages as batteries, but also when using a load with a voltage higher than the output voltage of the battery and applying to a device with a power supply for the power supply in addition to the battery Good.
○ コンバータ13は、一石フォワード型に限らず他の降圧型であってもよい。
○ コンバータ13は、降圧型に限らず昇圧型であってもよい。例えば、車両の補機としてのヘッドライトやワイパ駆動用の電源であるバッテリの他に、それらの補機より高電圧で使用される電動パワーステアリング等の電源となるバッテリを備え、そのバッテリの電圧を昇圧して使用する電源装置としてもよい。
The
The
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
・ 請求項3に記載の発明において、前記二次側に接続されるバッテリは、ヘッドランプ等の補機の電源である。
The following technical idea (invention) can be understood from the embodiment.
-In invention of Claim 3, the battery connected to the said secondary side is a power supply of auxiliary machines, such as a headlamp.
11…電源装置、12…トランス、13…コンバータ、14…バッテリ、16a,16b…出力端子。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006130506A JP2007306665A (en) | 2006-05-09 | 2006-05-09 | Power supply device |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP2006130506A Pending JP2007306665A (en) | 2006-05-09 | 2006-05-09 | Power supply device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012100443A (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Jfe Engineering Corp | Fast charging method and device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11122701A (en) * | 1997-10-15 | 1999-04-30 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Auxiliary power supply for electric vehicle |
-
2006
- 2006-05-09 JP JP2006130506A patent/JP2007306665A/en active Pending
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JPH11122701A (en) * | 1997-10-15 | 1999-04-30 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | Auxiliary power supply for electric vehicle |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012100443A (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Jfe Engineering Corp | Fast charging method and device |
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