JP2008253011A - 電気式車輌駆動用ｄｃ−ｄｃコンバータ - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続して構成した電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、平滑用コンデンサを小さなものでも済むようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータユニットを小型に構成できるようにすると共に、電気式車輌が必要とする電力を、このＤＣ／ＤＣコンバータユニットを増やすだけで対応できるようにした、電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータを提供することが課題である。
【解決手段】複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットのおのおのを、直流電源と前記電気式車輌駆動用駆動源とに両端を接続されたコイルと、前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続され、制御回路から送られる信号で駆動されて負荷電流転流用ダイオードが組み合わされた駆動素子とから構成し、単一の平滑用コンデンサが前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続されて、複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットにおける各々の駆動素子が、前記制御回路によって異なるタイミングで駆動されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータに係り、特に、バッテリフォークリフト、ハイブリッド式バッテリフォークリフトなどの、主に荷役作業に用いる電気式車輌用の直流入力、直流出力のＤＣ−ＤＣコンバータに関するものである。
バッテリフォークリフト、ハイブリッド式バッテリフォークリフトなどの、主に荷役作業に用いる電気式車輌では、直流入力、直流出力のＤＣ−ＤＣコンバータがモータ駆動用に用いられる。
こういった荷役作業に用いる電気式車輌では、持ち上げる貨物の重量に応じて電気式車輌自体の重量が必要であるため、小型であるにもかかわらず例えば１ｔ、２ｔなどの比較的大きな電気式車輌自体の重量を有し、かつ、その電気式車輌自体の重量に応じたパワーを必要とする。
そのため、駆動源たるモータを駆動するＤＣ−ＤＣコンバータも大出力が要求されるが、要求される駆動力に応じて単純に扱える電力を大きくしようとすると、例えば昇圧用コイルや平滑用コンデンサを大きな電流が扱えるものにしたり大容量のものが必要となり、それだけ大型の部品を用いることになる。しかし現在、大型の部品は需要が少なくて一般的に高価であり、また、電源のために大きなスペースを要することになる。さらに、大きな電流が扱えるような大容量のコンデンサを備えるということは、それだけ電流の立ち上がりや立ち下がりが悪くなる要因ともなる。
そのため例えば特許文献１には、それぞれ昇圧用コイルと平滑コンデンサを備えた複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列接続し、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータを構成するパワートトランジスタに、ＰＷＭコントロール部から同期した駆動信号を与え、コイルとコンデンサを大型にせずに大きな電力が得られるようにしたＤＣ／ＤＣコンバータが示され、かつ、使用部品の電気的性能のばらつきによって各ＤＣ／ＤＣコンバータの出力がバラつきのを防止するため、各パワートランジスタにおける出力側をコンデンサを介して接続し、コンデンサによって各トランジスタの出力電圧が一定となってバラつきが押さえられるようにした、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置が示されている。
特許第３３２４８６３号公報
この特許文献１に示されたＤＣ−ＤＣコンバータでは、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列接続しているため、個々のＤＣ／ＤＣコンバータユニットのコイルやコンデンサは単一のＤＣ／ＤＣコンバータを大容量化する場合に比し、小型のコイルや小容量のコンデンサを使えるが、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータユニットを構成するパワートトランジスタに、ＰＷＭコントロール部から同期した駆動信号を与えて一斉にＯＮ／ＯＦＦするため、この特許文献１の段落（００５８）にも記されているように、部品のバラツキにより生じる各ユニットに流れる電流の差が大きいほど、コンデンサＣ０１の容量値を大きくする必要があり、各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットのコンデンサも、それに対応させて容量に余裕を持たせる必要がある。
そのため本発明においては、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続して構成した電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、平滑用コンデンサ、チョークコイル、パワートランジスタを小さなものでも済むようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータユニットを小型に構成できるようにすると共に、電気式車輌が必要とする電力を、このＤＣ／ＤＣコンバータユニットを増やすだけで対応できるようにした、電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータを提供することが課題である。
上記課題を解決するため本発明になるＤＣ／ＤＣコンバータは、
複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットを、電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続してなる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットのおのおのは、直流電源と前記電気式車輌駆動用駆動源とに両端を接続されたコイルと、前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続され、制御回路から送られる信号で駆動される駆動素子とからなり、
単一の平滑用コンデンサが前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続されて、前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットにおける各々の駆動素子が、前記制御回路によって異なるタイミングで駆動されることを特徴とする。
このように平滑用コンデンサを、並列に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットに対して単一とし、かつ、各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットを構成する駆動素子を異なるタイミングで駆動することで、駆動素子で駆動された各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットからの電流は異なったタイミングで平滑用コンデンサに流れ込むから、例え大きな出力を要求されても、電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ全体に対する平滑用コンデンサが小さなもので済み、コスト的に有利になる。また、平滑用コンデンサを小さくできるということはそれだけ電源を小さくでき、スペース的に有利になると共に、平滑用コンデンサの容量が小さいということは、それだけ、駆動素子をＯＮ／ＯＦＦしたときの立ち上がりや立ち下がりが早くなることになる。さらに、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続したことで、平滑用コンデンサだけでなく、チョークコイルや駆動源たるパワートランジスタも小さなもので済み、より経済的な電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。
また、上記課題を解決するため本発明になるＤＣ／ＤＣコンバータは、
複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットを、電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続してなる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットのおのおのは、直流電源と前記電気式車輌駆動用駆動源とに両端を接続されたコイルと、前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続された平滑用コンデンサと、同じく前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続されて制御回路から送られる信号で駆動される駆動素子とからなり、
前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットにおける各々の駆動素子が、前記制御回路によって異なるタイミングで駆動されることを特徴とする。
このように複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットの各々に平滑用コンデンサを備えても、各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットを構成する駆動素子を異なるタイミングで駆動することで、各駆動素子により生じた各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットからの電流は、平滑用コンデンサに均等に流れ込み、また、平滑用コンデンサに発生するリプル電流の周期を上げて振幅を小さくすることが可能となり、特許文献１のＤＣ／ＤＣコンバータの場合に比較して個々の平滑用コンデンサはそれだけ小さな容量で済むと共に総量も減少させられるから、コスト的に有利になると共に、平滑用コンデンサの容量が小さいということは、それだけ、駆動素子の電流をＯＮ／ＯＦＦしたときの立ち上がりや立ち下がりが早くなることになる。また、前記と同様、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続したことで、平滑用コンデンサだけでなく、チョークコイルや駆動源たるパワートランジスタも小さなもので済み、より経済的な電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。
そして、前記各ＤＣ−ＤＣコンバータユニットの駆動素子を、並列に接続された複数個の駆動素子で構成すると、各駆動素子はそれだけ定格の小さなもので済み、さらにコスト的に有利で小型な電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。
また、前記電気式車輌駆動用駆動源は、電気式車輌の減速時に回生電力を生じるように構成され、前記コイルと電気式車輌駆動用駆動源との間に、回生電圧降圧用の負荷電流転流用ダイオードが組み合わされた駆動素子を配することで、回生電力をバッテリなどの直流電源に戻すことができ、効率的な電気式車輌駆動用電源とすることができる。
さらに、前記駆動素子は、ＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）付きＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｓｉｓｔｏｒ）か、またはパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と使用負荷電流転流用ダイオードを組み合わせた素子を用いることが、本発明の好適な実施形態である。
以上記載のごとく本発明によれば、各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットを構成する駆動素子を異なるタイミングで駆動することで、平滑用コンデンサ、チョークコイル、パワートランジスタなどの小容量化が可能となり、それだけコスト的に有利になると共に電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータを小型に構成でき、かつ、平滑用コンデンサの容量が小さいということは、それだけ、駆動素子の電流をＯＮ／ＯＦＦしたときの立ち上がりや立ち下がりが早くなる。また、このように、ＤＣ／ＤＣコンバータをユニット化することで、例えば電気式車輌の重量に応じてこのユニットを追加してゆけば簡単に対応した出力のＤＣ／ＤＣコンバータを得ることができ、電気式車輌駆動用として好適なＤＣ−ＤＣコンバータを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の実施例１の回路図である。図中、ＩＮは直流入力端子、ＧＮＤはアース端子であり、Ｌ１、Ｌ２、……、Ｌｎはチョークコイル、Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１は、昇圧用の、例えばＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）Ｄ１１、Ｄ２１、……、Ｄｎ１が付いたＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｓｉｓｔｏｒ）か、またはパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と使用負荷電流転流用ダイオードを組み合わせた駆動素子である。
Ｑ１２、Ｑ２２、……、Ｑｎ２は、降圧用の、例えばＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）Ｄ１２、Ｄ２２、……、Ｄｎ２が付いたＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｓｉｓｔｏｒ）か、またはパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と使用負荷電流転流用ダイオードを組み合わせた駆動素子で、Ｃは平滑用のコンデンサ、ＯＵＴとＧＮＤはモータなどの電気式車輌駆動用駆動源への接続端子である。なお、前記降圧用の駆動素子Ｑ１２、Ｑ２２、……、Ｑｎ２は、モータなどの電気式車輌駆動用駆動源が電気式車輌の減速時、回生電力を生じるように構成されている場合、回生電力をバッテリなどの直流電源に戻すためのものである。
この実施例１の電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、チョークコイルＬ１、ＦＷＤＤ１１を有した昇圧用駆動素子Ｑ１１、ＦＷＤＤ１２を有した降圧用駆動素子Ｑ１２で１つのＤＣ−ＤＣコンバータユニットが構成され、同様に構成されたＤＣ−ＤＣコンバータユニットが複数、直流電源と負荷たる電気式車輌駆動用駆動源に接続されると共に、負荷たる電気式車輌駆動用駆動源に並列に単一の平滑用コンデンサＣが接続されてなっている。
図５は、本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ１００とそのコントローラ（制御回路）２、直流電源１、電気式車輌駆動用駆動源などの負荷３を含む全体回路のブロック図である。このうち直流電源１は、前記図１におけるＩＮとＧＮＤに接続され、電気式車輌駆動用駆動源などの負荷３は負荷側接続端子ＯＵＴと負荷側アース端子ＧＮＤに接続されている。コントローラ２は、各ＤＣ−ＤＣコンバータユニットを構成する昇圧用駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１の例えばベースＢ１１、Ｂ２１、……、Ｂｎ１に、図４に示したようにそれぞれ異なるタイミングの駆動信号を送るよう、ＣＰＵ等で構成されている。
このように構成された本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ１００において、コントローラ２が図４の時間Ｔ１で駆動素子Ｑ１１のベースＢ１１に、この駆動素子Ｑ１１をＯＮさせる信号を送り、その信号を時間Ｔ２でＯＦＦすると、チョークコイルＬ１に溜まったエネルギーがＦＷＤ（使用負荷電流転流用ダイオード）Ｄ１１、ＦＷＤＤ１２を通して流れ、そのとき昇圧された電圧となって平滑用コンデンサＣを介し、ＯＵＴとＧＮＤ端子に接続されたモータなどの電気式車輌駆動用駆動源を駆動する。
また、時間Ｔ２で駆動素子Ｑ１１のベースＢ１１に加えられた信号がＯＦＦされると同時に、コントローラ２は、駆動素子Ｑ２１のベースＢ２１に図４時間Ｔ２のように駆動素子Ｑ２１をＯＮさせる信号を送る。そして図４時間Ｔ３のようにこの信号をＯＦＦすると、チョークコイルＬ２に溜まったエネルギーがＦＷＤＤ２１、ＦＷＤＤ２２を通して流れ、そのとき昇圧された電圧が平滑用コンデンサＣを介し、ＯＵＴとＧＮＤ端子に接続されたモータなどの電気式車輌駆動用駆動源を駆動する。
そのため、以上の動作を昇圧用駆動素子Ｑ３１、Ｑ４１、……、Ｑｎ１について繰り返してゆくことで、各駆動素子Ｑ３１、Ｑ４１、……、Ｑｎ１におけるベースＢ３１、Ｂ４１、……、Ｂｎ１にコントローラ２から加えられた、図４の時間Ｔ３からＴｎ−１の信号がＯＦＦされるとき、それぞれのＦＷＤＤ３１、ＦＷＤＤ３２、……ＦＷＤＤｎ１、ＦＷＤＤｎ２を通して流れる昇圧された電圧が、それぞれ平滑用コンデンサＣを介してＯＵＴとＧＮＤ端子に接続された、モータなどの電気式車輌駆動用駆動源を駆動する。
従って、平滑用コンデンサＣに流れ込む電圧は各駆動素子Ｑ３１、Ｑ４１、……、Ｑｎ１の駆動がＯＦＦされたときに生じる電圧であり、例え電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータに大きな出力を要求されても、平滑用コンデンサＣ、チョークコイルＬ、駆動素子たるパワートランジスタＱ等が小さな定格のもので済み、また、平滑用コンデンサに発生するリプル電流の周期を上げて振幅を小さくすることが可能となるから、コスト的に有利になると共に、平滑用コンデンサを小さくできるということは、それだけ電源を小さくでき、かつ、それだけ駆動素子をＯＮ／ＯＦＦしたときの立ち上がりや立ち下がりが早くなることになる。さらに、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続したことで、平滑用コンデンサだけでなく、チョークコイルや駆動源たるパワートランジスタも小さなもので済み、より経済的な電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。
次ぎに、図２に示した本発明になる実施例２の電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ１００−１について説明する。以上説明してきた図１の実施例１では、チョークコイルＬ１、ＦＷＤＤ１１を有した昇圧用駆動素子Ｑ１１、ＦＷＤＤ１２を有した降圧用駆動素子Ｑ１２で１つのＤＣ−ＤＣコンバータユニットが構成され、同様に構成されたＤＣ−ＤＣコンバータユニットが複数、直流電源と負荷たる電気式車輌駆動用駆動源に接続されると共に、負荷たる電気式車輌駆動用駆動源に並列に単一の平滑用コンデンサＣが接続されてなっていた。
それに対して図２に示した実施例２の電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ１００−１は、チョークコイルＬ１、ＦＷＤＤ１１を有した昇圧用駆動素子Ｑ１１、ＦＷＤＤ１２を有した降圧用駆動素子Ｑ１２が１つのＤＣ−ＤＣコンバータユニットに含まれることは実施例１と同様であるが、実施例１では単一であった平滑用コンデンサＣが、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータユニットに、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎとして設けられ、そのＣ−ＤＣコンバータユニットが複数、直流電源と負荷たる電気式車輌駆動用駆動源に接続されてなっている。
直流電源１、コントローラ２、電気式車輌駆動用駆動源などの負荷３を含む全体回路は前記図５と全く同じであり、コントローラ２が、各ＤＣ−ＤＣコンバータユニットを構成する昇圧用駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１の例えばベースＢ１１、Ｂ２１、……、Ｂｎ１に、図４に示したようにそれぞれ異なるタイミングの駆動信号を送る点も、図１で説明した実施例１と同じである。
従って、動作も前記図１に示した実施例１と同じで、コントローラ２が図４の時間Ｔ１で駆動素子Ｑ１１のベースＢ１１に、駆動素子Ｑ１１をＯＮさせる信号を送ってその信号を時間Ｔ２でＯＦＦすると、チョークコイルＬ１に溜まったエネルギーがＦＷＤ（使用負荷電流転流用ダイオード）Ｄ１１、ＦＷＤＤ１２を通して流れ、そのとき昇圧された電圧が生じて平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎ、を介し、ＯＵＴとＧＮＤ端子に接続されたモータなどの電気式車輌駆動用駆動源を駆動する。
すなわち前期実施例１とは異なり、昇圧された電圧は、各ＤＣ−ＤＣコンバータユニットを構成する平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎ全てに流れ込むわけで、そのためこれら平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎは、全てのコンデンサを合わせた容量が、前記図１における平滑用コンデンサＣと同じ容量となるようにされ、その分、小型のコンデンサを使用することができる。
そして、図４の時間Ｔ２で駆動素子Ｑ１１のベースＢ１１に加えられた信号がＯＦＦされると同時に、コントローラ２は、駆動素子Ｑ２１のベースＢ２１に時間Ｔ２のように駆動素子Ｑ２１をＯＮさせる信号を送る。そして図４時間Ｔ３のようにこの信号をＯＦＦすると、チョークコイルＬ２に溜まったエネルギーがＦＷＤＤ２１、ＦＷＤＤ２２を通して流れ、そのとき昇圧された電圧が、前記したように平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎ、を介し、ＯＵＴとＧＮＤ端子に接続されたモータなどの電気式車輌駆動用駆動源を駆動する。
以下の動作は前記と全く同様であり、昇圧用駆動素子Ｑ３１、Ｑ４１、……、Ｑｎ１におけるベースＢ３１、Ｂ４１、……、Ｂｎ１にコントローラ２から加えられた、図４の時間Ｔ３からＴｎ−１の信号がＯＦＦされるとき、それぞれのＦＷＤＤ３１、ＦＷＤＤ３２、……ＦＷＤＤｎ１、ＦＷＤＤｎ２を通して流れる昇圧された電圧が、それぞれ平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎ、を介してＯＵＴとＧＮＤ端子に接続された、モータなどの電気式車輌駆動用駆動源を駆動する。
従って、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎへの電圧は、各駆動素子Ｑ３１、Ｑ４１、……、Ｑｎ１の駆動がＯＦＦされたときに生じる電圧であり、例え電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータに大きな出力を要求されても、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎは小さな容量のもので済み、コスト的に有利になると共に、平滑用コンデンサを小さくできるということは、それだけ電源を小さくでき、かつ、それだけ駆動素子をＯＮ／ＯＦＦしたときの立ち上がりや立ち下がりが早くなることになる。さらに、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続したことで、平滑用コンデンサだけでなく、チョークコイルや駆動源たるパワートランジスタも小さなもので済み、より経済的な電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。
なお、以上説明してきた実施例１、実施例２における昇圧用駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１は、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータユニットに対して１つずつであったが、この昇圧用駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１を、それぞれのＤＣ−ＤＣコンバータユニットに対して複数とすることで、今度は昇圧用駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１の耐圧と電流容量などの定格を小さなものとすることができる。
その場合が図３に示した、実施例３の本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ１００−２である。この電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ１００−２の実施例３では、実施例１、実施例２においてそれぞれのＤＣ−ＤＣコンバータユニットに１つずつ設けられていた昇圧用駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１を、Ｑ１１に対してＱ１１１、Ｑ１１２、……、Ｑ１１ｎと複数にし、Ｑ２１に対してもＱ２１１、Ｑ２１２、……、Ｑ２１ｎと複数に、という具合に、各ＤＣ−ＤＣコンバータユニットで複数とし、同様に降圧用駆動素子Ｑ１２、Ｑ２２、……、Ｑｎ２も、降圧用駆動素子Ｑ１２に対してＱ１２１、Ｑ１２２、……、Ｑ１２ｎと複数にし、Ｑ２２に対してもＱ２２１、Ｑ２２２、……、Ｑ２２ｎと複数に、という具合に各ＤＣ−ＤＣコンバータユニットで複数としたものである。
このようにして、複数にした各ＤＣ−ＤＣコンバータユニットの昇圧用駆動素子Ｑ１１１、Ｑ１１２、……、Ｑ１１ｎ、Ｑ１２１、Ｑ１２２、……、Ｑ１２ｎ、……に、前記図１、図２に示した実施例１、実施例２と同様、コントローラ２から図４に示したようにそれぞれ異なったタイミングで駆動信号を与えることで、前記した実施例１、実施例２と同様の動作をする電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータを、定格が小さい昇圧用、降圧用駆動素子を使って構成でき、それだけ、コストを抑えた電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。なお図３には、前記図１に示した実施例１の構成の場合を例に示したが、図２に示した実施例２の構成でも全く同じように構成できることはあきらかである。
また、以上の説明では、降圧用駆動素子Ｑ１２、Ｑ２２、……、Ｑｎ２を用いた動作については説明しなかったが、電気式車輌駆動用駆動源が電気式車輌の減速時、回生電力を生じるように構成されているとき、例えば図１に示した昇圧用駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１には信号を送らず、降圧用の駆動素子Ｑ１２、Ｑ２２、……、Ｑｎ２に図４に示したような駆動信号を送ることで、回生電力を降圧した電流を直流電源１に戻すことができ、それによって、効率的な電気式車輌とすることができる。
以上種々述べてきたように本発明の実施例１によれば、平滑用コンデンサＣを、並列に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットに対して単一とし、かつ、各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットを構成する駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１を異なるタイミングで駆動することで、各駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１で駆動された各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットからの電流は、異なったタイミングで平滑用コンデンサＣに流れ込むから、例え大きな出力を要求されても、電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ全体に対する平滑用コンデンサＣが小さなもので済み、コスト的に有利になる。また、平滑用コンデンサＣを小さくできるということは、それだけ電源を小さくでき、かつ、平滑用コンデンサＣの容量が小さいということは、それだけ、駆動素子をＯＮ／ＯＦＦしたときの立ち上がりや立ち下がりが早くなることになる。また、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続したことで、平滑用コンデンサだけでなく、チョークコイルや駆動源たるパワートランジスタも小さなもので済み、より経済的な電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。
また、本発明の実施例２によれば、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットの各々に平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎを備えても、各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットを構成する駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１を異なるタイミングで駆動することで、各駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１により生じた各ＤＣ／ＤＣコンバータユニットからの電流は、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎに均等に流れ込み、特許文献１のＤＣ／ＤＣコンバータの場合に比較して個々の平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎはそれだけ小さな容量で済むから、コスト的に有利になると共に、平滑用コンデンサＣ１、Ｃ２、……、Ｃｎの容量が小さいということは、それだけ、駆動素子Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１の電流をＯＮ／ＯＦＦしたときの立ち上がり、立ち下がりが早くなることになる。また、前記と同様、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続したことで、平滑用コンデンサだけでなく、チョークコイルや駆動源たるパワートランジスタも小さなもので済み、より経済的な電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。
さらに、駆動素子たるパワートランジスタとチョークコイル、または駆動素子たるパワートランジスタとチョークコイル、コンデンサをセットにしたモジュールを作って、そのモジュールの並列数を増やすことで、フォークリフトのような重量によって出力が大きく変わる用途にも容易に適合できる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとすることができる。
本発明によれば、複数のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを並列に接続して構成した電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、平滑用コンデンサが小さなものでも済み、ＤＣ／ＤＣコンバータを小型に構成できると共に、電気式車輌が必要とする電力を、このＤＣ／ＤＣコンバータユニットを増やすだけで対応できるようにできる。
本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータの実施例１の回路図である。 本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータの実施例２の回路図である。 本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータの実施例３の回路図である。 本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する、複数のＤＣ−ＤＣコンバータの各々に含まれる駆動素子を駆動するタイミングを示したタイミングチャートである。 本発明になる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータとそのコントローラ、電源、負荷を含む全体回路のブロック図である。
符号の説明
１ 直流電源
２ コントローラ
３ 電気式車輌駆動用駆動源などの負荷
１００ 電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＩＮ 直流入力端子
ＧＮＤ アース端子
Ｌ１、Ｌ２、……、Ｌｎ チョークコイル
Ｑ１１、Ｑ２１、……、Ｑｎ１ 昇圧用駆動素子
Ｂ１１、Ｂ２１、……、Ｂｎ１ ベース
Ｄ１１、Ｄ２１、……、Ｄｎ１ ＦＷＤ
Ｑ１２、Ｑ２２、……、Ｑｎ２ 降圧用駆動素子
Ｄ１２、Ｄ２２、……、Ｄｎ２ ＦＷＤ
Ｃ 平滑用コンデンサ
ＯＵＴ 負荷側接続端子
ＧＮＤ 負荷側アース端子

Claims (5)

  1. 複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットを、電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続してなる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータであって、
    前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットのおのおのは、直流電源と前記電気式車輌駆動用駆動源とに両端を接続されたコイルと、前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続され、制御回路から送られる信号で駆動される駆動素子とからなり、
    単一の平滑用コンデンサが前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続されて、前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットにおける各々の駆動素子が、前記制御回路によって異なるタイミングで駆動されることを特徴とする電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ。
  2. 複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットを、電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続してなる電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータであって、
    前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットのおのおのは、直流電源と前記電気式車輌駆動用駆動源とに両端を接続されたコイルと、前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続された平滑用コンデンサと、同じく前記電気式車輌駆動用駆動源に並列に接続されて制御回路から送られる信号で駆動される駆動素子とからなり、
    前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータユニットにおける各々の駆動素子が、前記制御回路によって異なるタイミングで駆動されることを特徴とする電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ。
  3. 前記各ＤＣ−ＤＣコンバータユニットの駆動素子を、並列に接続された複数個の駆動素子で構成したことを特徴とする請求項１または２に記載した電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ。
  4. 前記電気式車輌駆動用駆動源は、電気式車輌の減速時に回生電力を生じるように構成され、前記コイルと電気式車輌駆動用駆動源との間に、回生電圧降圧用の負荷電流転流用ダイオードが組み合わされた駆動素子が配されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ。
  5. 前記駆動素子は、ＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）付きＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｓｉｓｔｏｒ）か、またはパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と使用負荷電流転流用ダイオードを組み合わせた素子を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した電気式車輌駆動用ＤＣ−ＤＣコンバータ。
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