JP2013106482A - 車輌の電気推進力供給用電気回路のためのコンバータ - Google Patents
車輌の電気推進力供給用電気回路のためのコンバータ Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 この電気推進力は、車輌のバッテリによって、誘導素子(902、904、902’、904’)と、誘導素子に接続されるトランジスタとを備える少なくとも2つのセル(901、903、901’、903’)に送出される電力から得られる。これらの誘導素子同士が、磁気回路(1400)を形成するようにカップリングされており、この磁気回路は、磁気回路の見かけインダクタンスが、各誘導素子の固有インダクタンスの和の大きさの程度であるコモンモードと、磁気回路の見かけインダクタンスが、誘導素子間のカップリングのリーケージインダクタンスの大きさの程度であるディファレンシャルモードとにしたがって、交互に制御される。
【選択図】図1
Description
、相当の磁性体の体積が必要になるか、またはこの材料の非常に大きな透磁率のために、この材料に蓄えられる電力が制限されてしまう。
− 上記磁気回路の見かけインダクタンスが、各誘導素子の固有インダクタンスの和の大きさの程度であるコモンモードと、
− 上記磁気回路の見かけインダクタンスが、誘導素子間のカップリングのリーケージインダクタンスの大きさの程度であるディファレンシャルモード。
− 誘導素子は、電力を供給するバッテリに接続される共通の端子、及び対応するキャパシタの充電及び放電を制御するトランジスタ対に接続される各々の端子を有するようにカップリングされる。
− これらの対応するキャパシタは、第1のセルの第1のトランジスタ対と共有される端子、及び第2のセルの第2のトランジスタ対と共有される端子を有する。
− この電気回路は、キャパシタの充電及び放電のために、50%と異なるデューティサイクルを用いるための手段を備える。
− 固有インダクタンスの値は、約500μHである。
− リーケージインダクタンスの値は、約50μHである。
− この電気回路は、この場合には、臨界伝導モードにおけるZVS法にしたがって、少なくとも1つの誘導素子を流れる電流を反転させるために十分な期間において、放電を制御する手段を備える。
− 誘導素子のうちの少なくとも1つは、鉄ベース材料やシリコンベース材料、特にフェライトを含んでいる。
− この電気回路は、2つの誘導素子間のカップリングを実現するために、4つの同一構造のエアギャップと組み合わされた4つの半装荷コイルによって形成される磁気回路を有する。
の固有インダクタンスをLAと、誘導素子904の固有インダクタンスをLBとする。
Vmc=(VLA+VLB)/2
Vmd=(VLA−VLB)/2
φA/N=LAiA+MiB
φB/N=LBiB+MiA
φC=φA−φB
φA/N=L(iA+iB)−LfiB
φB/N=L(iA+iB)−LfiA
φC/N=Lf(iA−iB)
Vmc = N[(dφA/dt)+(dφB/dt)]/2=(2L-Lf)[(diA/dt)+(diB/dt)]/2=(2L-Lf)(diMC)/dt
Vmd=N[(dφA/dt)-(dφB/dt)]/2=(Lf)[(diA/dt)-(diB/dt)]/2=Lf(diMC)/dt
Vmc=2L(diMC/dt)
Vmd=Lf(diMC/dt)
− ディファレンシャルモードにおいては、磁気回路の見かけインダクタンスが、比較的低いリーケージインダクタンスの程度であるために、電流は急激に変化する、例えば図12に示されるように、固有インダクタンスが用いられた場合の10倍を超過する速度で変化することができ、
− コモンモードにおいては、磁気回路の見かけインダクタンスが、比較的高い固有インダクタンスの程度であるために、磁束の反転量を比較的小さくすることができる。実際、磁束は、次の式によって与えられる。
φA/N=L(iA+iB)−LfiB=2LiMC−LfiB
φB/N=L(iA+iB)−LfiA=2LiMC−LfiA
φC/N=Lf(iA−iB)=2LfiMD
ΔφA/N=−LfΔiB
ΔφB/N=LfΔiA
ΔφC/N=2LfiA
ΔφA/φA = −LfΔiB/(2LiMC−LfiB) ? −LfΔiB/2LiMC = −Lf/L
ΔφB/φB = LfΔiA/(2LiMC−LfiA) ? LfΔiA/2LiMC = Lf/L
ΔφC/φC = 2LfΔiA/(2LfiMD) ? 2L/Lf
102 コンバータ
103、105 トランジスタ
104 バッテリ
106 電気機械
107、109 パワーダイオード
108 インバータ
110 誘導素子
111、113 スイッチ
202 ローパスフィルタ
204、206 キャパシタ
300、500 横軸
301、501 縦軸
302、502 電流
304、504 端子電圧
510、512、514 期間
900、900’ 電気回路
901、903、901’、903’ セル
902、904、902’、904’ 誘導素子
1400 磁気回路
1402、1404、1406、1408 半装荷コイル
1403、1405、1407、1409 エアギャップ
1410 中央分岐部
CZVS キャパシタ
niA、niB ジェネレータ
r、R 磁気抵抗
SHA、SHB、SLA、SLB スイッチ
Claims (10)
- 車輌内で電気推進力を供給するように設計される電気回路(900、900’)であって、該電気推進力は、前記車輌のバッテリによって前記電気回路(900、900’)に送出されて、誘導素子(902、904、902’、904’)と、該誘導素子(902、904、902’、904’)に流れる電流を管理するために、該誘導素子(902、904、902’、904’)に接続されるトランジスタとを備える少なくとも2つのセル(901、903、901’、903’)によって変換される電力から得られる電気回路(900、900’)において、前記少なくとも2つのセル(901、903、901’、903’)の各々の誘導素子(902、904、902’、904’)同士が、磁気回路(1400)を形成するようにカップリングされており、該磁気回路(1400)は、
− 該磁気回路(1400)の見かけインダクタンスが、各誘導素子の固有インダクタンスの和の大きさの程度であるコモンモードと、
− 該磁気回路(1400)の見かけインダクタンスが、前記誘導素子間のカップリングのリーケージインダクタンスの大きさの程度であるディファレンシャルモードとにしたがって、
交互に制御されることを特徴とする電気回路(900、900’)。 - 前記誘導素子は、前記電力を供給するバッテリに接続される共通の端子、及び対応するキャパシタの充電及び放電を制御するトランジスタ対に接続される各々の端子を有するようにカップリングされることを特徴とする、請求項1に記載の電気回路(900、900’)。
- 前記対応するキャパシタは、第1のセル(901、901’)の第1のトランジスタ対と共有される端子、及び第2のセル(903、903’)の第2のトランジスタ対と共有される端子を有することを特徴とする、請求項2に記載の電気回路(900、900’)。
- 前記キャパシタの充電及び放電のために、50%と異なるデューティサイクルを用いるための手段を備えることを特徴とする、請求項3に記載の電気回路(900、900’)。
- 前記固有インダクタンスの大きさは、約500μHであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載の電気回路(900、900’)。
- 前記リーケージインダクタンスの大きさは、約50μHであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1つに記載の電気回路(900、900’)。
- 臨界伝導モードにおけるZVS法にしたがって、少なくとも1つの誘導素子(902、904、902’、904’)を流れる電流を反転させるために十分な期間において、前記放電を制御する手段を備えることを特徴とする、請求項2〜6のいずれか1つに記載の電気回路(900、900’)。
- 前記誘導素子のうちの少なくとも1つは、鉄及びシリコンをベースにした材料、特にフェライトを含んでいることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1つに記載の電気回路(900、900’)。
- 前記2つの誘導素子間のカップリングを実現するために、4つの同一構造のエアギャップと組み合わされた4つの半装荷コイルによって形成される磁気回路を備えることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1つに記載の電気回路(900、900’)。
- 車輌内で電気推進力を供給するように設計される電気回路(900、900’)を製造する方法であって、該電気推進力は、前記車輌のバッテリによって前記電気回路(900、900’)に送出されて、誘導素子(902、904、902’、904’)と、該誘導素子(902、904、902’、904’)に流れる電流を管理するために、該誘導素子(902、904、902’、904’)に接続されるトランジスタとを備える少なくとも2つのセル(901、903、901’、903’)によって変換される電力から得られる方法において、前記少なくとも2つのセル(901、903、901’、903’)の各々の誘導素子(902、904、902’、904’)同士がカップリングされて、請求項1〜9のいずれか1つに記載の電気回路中の磁気回路を形成するように配置される方法。
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---|---|---|---|---|
JP2007159177A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Tdk Corp | スイッチング電源装置 |
JP2008306786A (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-18 | Daihen Corp | 昇圧チョッパ装置 |
JP2010104167A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Honda Motor Co Ltd | 電源装置および燃料電池車両の電源システム |
JP2011103455A (ja) * | 2009-10-14 | 2011-05-26 | Railway Technical Research Institute | 一体化リアクトル及びアクティブフィルタ |
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