JP2015030335A - Load drive system - Google Patents

Load drive system Download PDF

Info

Publication number
JP2015030335A
JP2015030335A JP2013160065A JP2013160065A JP2015030335A JP 2015030335 A JP2015030335 A JP 2015030335A JP 2013160065 A JP2013160065 A JP 2013160065A JP 2013160065 A JP2013160065 A JP 2013160065A JP 2015030335 A JP2015030335 A JP 2015030335A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
load
thermoelectric conversion
supplied
auxiliary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013160065A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
古屋 秀男
Hideo Furuya
秀男 古屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2013160065A priority Critical patent/JP2015030335A/en
Publication of JP2015030335A publication Critical patent/JP2015030335A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a load drive system capable of improving the reduction in power consumption by effectively using electrical energy obtained by thermoelectric conversion.SOLUTION: A load drive system in which an inverter 132 mounted in an electric vehicle or a hybrid vehicle drives a load 20 such as a motor for vehicle driving, comprises: a main battery 11 connected to the inverter 132; a thermoelectric conversion element 2 that converts thermal energy generated from a semiconductor switch in the inverter 132 to electrical energy; auxiliary batteries 4A and 4B charged with the generated electricity; and a power adjustment circuit 131 adjusting a ratio of the electricity supplied from the main battery 11 to that supplied from the auxiliary batteries 4A and 4B. If the electricity supplied from the auxiliary batteries 4A and 4B is insufficient for electricity consumed by the load 20, the electricity is supplied from the main battery 11 to compensate for insufficiency.

Description

本発明は、半導体電力変換器により負荷を駆動する負荷駆動システムに関し、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されたインバータにより車両駆動用モータを駆動する際に、主バッテリーの消費電力を低減するための技術に関するものである。   The present invention relates to a load drive system that drives a load by a semiconductor power converter, and for example, to reduce power consumption of a main battery when a vehicle drive motor is driven by an inverter mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle. Is related to the technology.

周知のように、インバータはIGBTやMOSFET等の半導体スイッチのオン・オフにより電力変換を行っており、半導体スイッチの定常損失やスイッチング損失により熱を発生する。
ここで、特許文献1には、インバータから発生する熱を利用して、電気自動車に搭載された電池ユニットの温度調整を行う従来技術が記載されている。
一方、特許文献2には、高圧水銀灯などの光源部を備えたプロジェクタ装置において、光源部が発生する熱エネルギーをゼーベック効果により電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを用いて冷却ファンを運転することにより光源部を冷却する技術が開示されている。
As is well known, an inverter performs power conversion by turning on and off semiconductor switches such as IGBTs and MOSFETs, and generates heat due to steady loss and switching loss of the semiconductor switches.
Here, Patent Document 1 describes a conventional technique for adjusting the temperature of a battery unit mounted on an electric vehicle using heat generated from an inverter.
On the other hand, in Patent Document 2, in a projector apparatus including a light source unit such as a high-pressure mercury lamp, thermal energy generated by the light source unit is converted into electric energy by the Seebeck effect, and a cooling fan is operated using this electric energy. Discloses a technique for cooling the light source unit.

図3は、特許文献2に記載された従来技術の回路構成を示すブロック図であり、100は光源部(図示せず)の熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電モジュール部、200は電源系回路基板、201は交流電源が供給される電源回路、202は熱電モジュール部100の出力電圧を安定化するDC−DCコンバータ等の電圧安定化回路、203は電源回路201の出力と電圧安定化回路202の出力とを加算する電力加算回路、300は電力加算回路203の出力により運転されて光源部を冷却する冷却ファンである。
この従来技術によれば、光源部の熱エネルギーを変換して得た電気エネルギーを冷却ファン300の駆動電力の一部として利用することができ、プロジェクタ装置の消費電力を低減することが可能である。
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of the prior art described in Patent Document 2, where 100 is a thermoelectric module unit that converts thermal energy of a light source unit (not shown) into electrical energy, and 200 is a power system circuit. A substrate, 201 is a power supply circuit to which AC power is supplied, 202 is a voltage stabilization circuit such as a DC-DC converter that stabilizes the output voltage of the thermoelectric module unit 100, and 203 is an output of the power supply circuit 201 and a voltage stabilization circuit 202. The power adding circuit 300 adds the output of the power, and a cooling fan 300 is operated by the output of the power adding circuit 203 to cool the light source unit.
According to this prior art, the electric energy obtained by converting the heat energy of the light source unit can be used as a part of the driving power of the cooling fan 300, and the power consumption of the projector device can be reduced. .

特開2008−108509号公報(段落[0025]〜[0030]、図1,図2,図4等)JP 2008-108509 A (paragraphs [0025] to [0030], FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, etc.) 特開2006−148410号公報(段落[0109]〜[0112]、図6等)JP 2006-148410 A (paragraphs [0109] to [0112], FIG. 6 and the like)

図3に示した従来技術では、プロジェクタ装置の電源をオフした後も、光源部の余熱により熱電モジュール100が発電し続けて冷却ファン300を回転させている。しかし、光源部がある程度冷却されて、もはや冷却する必要がない温度(ある程度の熱をもっていても安全上、問題がなく、自然冷却にまかせても良いような温度)に達した後も、熱電モジュール100の発電電力によって冷却ファン300を運転し続けることもあり、その結果、電気エネルギーを浪費してしまうという問題があった。   In the prior art shown in FIG. 3, the thermoelectric module 100 continues to generate power due to the residual heat of the light source unit and rotates the cooling fan 300 even after the projector apparatus is turned off. However, even after the light source has been cooled to some extent and has reached a temperature at which it no longer needs to be cooled (a temperature at which there is no problem for safety even if it has a certain amount of heat, it can be left to natural cooling). The cooling fan 300 may continue to be operated with 100 generated power, and as a result, there is a problem that electric energy is wasted.

そこで、本発明の解決課題は、熱電変換により得た電気エネルギーを有効利用して消費電力を一層低減するようにした負荷駆動システムを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a load driving system in which power consumption is further reduced by effectively using electric energy obtained by thermoelectric conversion.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、半導体電力変換器内の半導体スイッチのスイッチング動作により発生させた電力を用いて負荷を駆動する負荷駆動システムに関するものであり、半導体電力変換器に接続された主バッテリーと、半導体電力変換器から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子と、熱電変換素子の発電電力を用いて充電される複数の補助バッテリーと、主バッテリーからの供給電力と補助バッテリーからの供給電力との割合を調整して半導体電力変換器に供給する電力調整手段と、を備えている。
そして、本発明では、負荷の消費電力が補助バッテリーからの供給電力では不足する時に不足分の電力を主バッテリーから供給するものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 relates to a load driving system for driving a load using electric power generated by a switching operation of a semiconductor switch in a semiconductor power converter. A main battery connected to the battery, a thermoelectric conversion element that converts thermal energy generated from the semiconductor power converter into electric energy, a plurality of auxiliary batteries that are charged using the power generated by the thermoelectric conversion element, and the main battery Power adjusting means for adjusting the ratio of the supplied power to the power supplied from the auxiliary battery and supplying the adjusted power to the semiconductor power converter.
In the present invention, when the power consumption of the load is insufficient with the power supplied from the auxiliary battery, the insufficient power is supplied from the main battery.

なお、請求項2に記載するように、複数の補助バッテリーのうち一部の補助バッテリーを熱電変換素子の発電電力により充電している間に、他の補助バッテリーを放電させて電力調整手段に電力を供給することが望ましい。
また、請求項3に記載するように、複数の補助バッテリーの状態を監視し、その状態に応じて各補助バッテリーを充電または放電させるように制御するマイコン等の制御手段を備えることが望ましい。
更に、請求項4に記載するように、本発明に係る負荷駆動システムは電気自動車やハイブリッド自動車等に適用可能であり、インバータ内の半導体スイッチから発生する熱エネルギーを熱電変換素子が電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを、車両駆動用モータを含む負荷の駆動電力に用いれば好適である。
In addition, as described in claim 2, while some of the auxiliary batteries are being charged with the generated power of the thermoelectric conversion element, the other auxiliary batteries are discharged and the power adjustment means supplies power. It is desirable to supply
According to a third aspect of the present invention, it is desirable to provide a control means such as a microcomputer for monitoring the states of a plurality of auxiliary batteries and controlling the auxiliary batteries to be charged or discharged according to the states.
Furthermore, as described in claim 4, the load drive system according to the present invention can be applied to an electric vehicle, a hybrid vehicle, etc., and the thermoelectric conversion element converts the heat energy generated from the semiconductor switch in the inverter into the electric energy. However, it is preferable to use this electric energy for driving power of a load including a vehicle driving motor.

本発明によれば、熱電変換により得た電気エネルギーを用いて補助バッテリーを充電し、その電力を優先的に用いて車両駆動用モータ等の負荷を駆動するため、主バッテリーの消費電力を低減して高効率の負荷駆動システムを提供することができる。   According to the present invention, the auxiliary battery is charged using electrical energy obtained by thermoelectric conversion, and the power is preferentially used to drive a load such as a vehicle drive motor, thereby reducing the power consumption of the main battery. In addition, a highly efficient load drive system can be provided.

本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of embodiment of this invention. 本発明の実施形態における熱電変換素子の設置状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the installation state of the thermoelectric conversion element in embodiment of this invention. 従来技術の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of a prior art.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、この実施形態の全体構成を示すブロック図であり、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される負荷駆動システムであって、車載のバッテリーの電力を用いてインバータにより車両駆動用のモータ等の負荷を駆動するシステムを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of this embodiment, which is a load drive system mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle, and includes a motor for driving a vehicle and the like by an inverter using the power of an on-vehicle battery. 1 shows a system driving a load.

図1において、主バッテリー11の出力電圧はDC−DCコンバータ等の安定化電源回路12に入力され、大きさが一定の直流電圧に変換される。この安定化電源回路12の出力電圧は、後述する安定化電源回路5の出力電圧と共に電力制御回路13内の電力調整回路131に入力されている。   In FIG. 1, the output voltage of the main battery 11 is input to a stabilized power supply circuit 12 such as a DC-DC converter and converted into a DC voltage having a constant magnitude. The output voltage of the stabilized power circuit 12 is input to the power adjustment circuit 131 in the power control circuit 13 together with the output voltage of the stabilized power circuit 5 described later.

電力調整回路131は、二系統から入力される直流電力の割合を調整してインバータ132に出力する機能を有しており、後述するマイコン1からの制御信号SC13により、安定化電源回路5からの供給電力を優先させて最大限用い、負荷20の消費電力の不足分を安定化電源回路12からの供給電力によって補うように動作する。例えば、負荷20の消費電力が安定化電源回路5による供給電力より少ない場合には、主バッテリー11側の安定化電源回路12による供給電力を用いないこととする。 Power conditioning circuit 131 has a function of outputting to the inverter 132 by adjusting the ratio of DC power input from the two systems, the control signal SC 13 from the microcomputer 1 to be described later, from the regulated power supply circuit 5 The power supply of the load 20 is used to the maximum, and the shortage of the power consumption of the load 20 is compensated by the power supply from the stabilized power supply circuit 12. For example, when the power consumption of the load 20 is less than the power supplied by the stabilized power circuit 5, the power supplied by the stabilized power circuit 12 on the main battery 11 side is not used.

インバータ132は、電力調整回路131から入力された直流電力を半導体スイッチ(この実施形態ではIGBTとする)のスイッチング動作により交流電力に変換し、車両駆動用のモータを含む負荷20に供給する。
ここで、インバータ132を構成する半導体スイッチとしては、MOSFETやパワーバイポーラトランジスタ等を使用可能であることは言うまでもない。
The inverter 132 converts the DC power input from the power adjustment circuit 131 into AC power by a switching operation of a semiconductor switch (in this embodiment, IGBT), and supplies the AC power to the load 20 including a vehicle driving motor.
Here, it goes without saying that a MOSFET, a power bipolar transistor or the like can be used as the semiconductor switch constituting the inverter 132.

一方、2は熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子である。この熱電変換素子2は、2種類の金属あるいはP型,N型半導体を接合し、これらの接合部の温度差に応じて電圧が発生するゼーベック効果を利用している。
熱電変換素子2は、前記インバータ132内のIGBTの熱が確実に伝導されるような位置に配置される。図2は、放熱フィン7と共にIGBT6に取り付けられた熱電変換素子2の概念図である。周知のように、放熱フィン7は、IGBT6の温度を許容動作温度範囲内に保つためにIGBT6の余分な熱を大気中に放出するためのものである。
なお、IGBT6は、複数のIGBT素子をブリッジ接続することによりモジュール化されているものである。
On the other hand, 2 is a thermoelectric conversion element that converts thermal energy into electrical energy. This thermoelectric conversion element 2 utilizes two Seebeck effects in which two types of metals or P-type and N-type semiconductors are joined and a voltage is generated according to the temperature difference between these joints.
The thermoelectric conversion element 2 is arranged at a position where the heat of the IGBT in the inverter 132 is reliably conducted. FIG. 2 is a conceptual diagram of the thermoelectric conversion element 2 attached to the IGBT 6 together with the radiation fins 7. As is well known, the heat radiating fins 7 are for releasing excess heat of the IGBT 6 into the atmosphere in order to keep the temperature of the IGBT 6 within the allowable operating temperature range.
The IGBT 6 is modularized by bridge-connecting a plurality of IGBT elements.

図1に戻って、熱電変換素子2による発電電力は充電制御回路3に入力されており、その出力側には、第1のスイッチSW1と第1の補助バッテリー4Aと第2のスイッチSW2との直列回路と、第3のスイッチSW3と第2の補助バッテリー4Bと第4のスイッチSW4との直列回路と、が並列に接続されている。これら二つの直列回路の並列接続点(スイッチSW2,SW4同士の接続点)は、DC−DCコンバータ等の安定化電源回路5に接続され、その出力電圧は前記電力調整回路131に入力されている。   Returning to FIG. 1, the electric power generated by the thermoelectric conversion element 2 is input to the charge control circuit 3, and the output side includes the first switch SW1, the first auxiliary battery 4A, and the second switch SW2. A series circuit and a series circuit of the third switch SW3, the second auxiliary battery 4B, and the fourth switch SW4 are connected in parallel. The parallel connection point of these two series circuits (the connection point between the switches SW2 and SW4) is connected to a stabilized power supply circuit 5 such as a DC-DC converter, and the output voltage is input to the power adjustment circuit 131. .

1は、負荷駆動システムの全体を統括的に制御するマイコンである。このマイコン1は専用に設けても良いが、電気自動車等に既に搭載されている運転制御用のマイコン等を利用いても良い。
マイコン1には、第1,第2の補助バッテリー4A,4Bからのバッテリー状態信号ST4A,ST4Bが入力されていると共に、第1〜第4のスイッチSW1〜SW4をオンまたはオフさせるスイッチ制御信号C〜Cが出力される。
ここで、バッテリー状態信号ST4A,ST4Bは、各補助バッテリー4A,4Bの電圧や温度に基づいて過充電、過放電、満充電、容量などの電気的状態を示す情報である。
Reference numeral 1 denotes a microcomputer that comprehensively controls the entire load drive system. The microcomputer 1 may be provided exclusively, or an operation control microcomputer or the like that is already installed in an electric vehicle or the like may be used.
The microcomputer 1 receives battery status signals ST 4A and ST 4B from the first and second auxiliary batteries 4A and 4B, and switches control for turning on or off the first to fourth switches SW1 to SW4. Signals C 1 to C 4 are output.
Here, the battery state signals ST 4A and ST 4B are information indicating electrical states such as overcharge, overdischarge, full charge, and capacity based on the voltage and temperature of each auxiliary battery 4A and 4B.

更に、マイコン1と安定化電源回路5,12との間では通信インターフェースを介して通信信号SC,SC12が送受信されるようになっている。また、マイコン1と充電制御回路3との間では通信信号SCが、マイコン1と電力制御回路13との間では通信信号SC13が、それぞれ通信インターフェースを介して送受信されるようになっている。 Further, communication signals SC 5 and SC 12 are transmitted and received between the microcomputer 1 and the stabilized power supply circuits 5 and 12 via a communication interface. A communication signal SC 3 is transmitted / received between the microcomputer 1 and the charge control circuit 3, and a communication signal SC 13 is transmitted / received between the microcomputer 1 and the power control circuit 13 via the communication interface. .

マイコン1と安定化電源回路5,12との間で送受信される通信信号SC,SC12は、各電源回路5,12が電力調整回路131にそれぞれ供給している電源電圧や電流等の情報を含んでいる。また、マイコン1と充電制御回路3との間で送受信される通信信号SCは、補助バッテリー4A,4Bに対する充電電圧、充電電流、充電経過時間等の情報を含んでいる。また、マイコン1と電力制御回路13との間で送受信される通信信号SC13は、インバータ132が負荷20に供給している電力、各電源回路5,12から電力調整回路131にそれぞれ供給している電力、及びその割合等の情報を含んでいる。 Communication signals SC 5 and SC 12 transmitted and received between the microcomputer 1 and the stabilized power supply circuits 5 and 12 are information such as power supply voltage and current supplied to the power adjustment circuit 131 by the power supply circuits 5 and 12, respectively. Is included. The communication signal SC 3 transmitted / received between the microcomputer 1 and the charge control circuit 3 includes information such as the charge voltage, charge current, and charge elapsed time for the auxiliary batteries 4A and 4B. The communication signal SC 13 transmitted / received between the microcomputer 1 and the power control circuit 13 is supplied to the power adjustment circuit 131 from the power supplied to the load 20 by the inverter 132 and from each of the power supply circuits 5 and 12. It contains information such as the amount of power and its proportion.

次に、この実施形態の動作を説明する。
いま、インバータ132が主バッテリー11または補助バッテリー4A,4Bの電力を用いて電力変換を行い、負荷20に電力を供給しているものとする。このとき、IGBT6の定常損失やスイッチング損失により発生した熱は、熱電変換素子2により電気エネルギーに変換され、充電制御回路3により所定の充電電圧、充電電流が生成される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
Now, it is assumed that the inverter 132 performs power conversion using the power of the main battery 11 or the auxiliary batteries 4A and 4B and supplies power to the load 20. At this time, heat generated by steady loss or switching loss of the IGBT 6 is converted into electric energy by the thermoelectric conversion element 2, and a predetermined charging voltage and charging current are generated by the charging control circuit 3.

マイコン1は、バッテリー状態信号ST4A,ST4Bに基づいて第1,第2の補助バッテリー4A,4Bの状態を常時監視しており、その状態に応じて制御信号SCにより充電制御回路3を制御しつつ、一方の補助バッテリーを充電し、他方の補助バッテリーを放電させるように、スイッチ制御信号C〜Cを生成してスイッチSW〜SWをオンまたはオフさせる。図1の状態は、第1の補助バッテリー4Aを充電し、第2の補助バッテリー4Bを放電させるためにスイッチSW,SWをオンさせ、スイッチSW,SWをオフさせた状態である。 The microcomputer 1, a battery state signal ST 4A, first on the basis of the ST 4B, the second auxiliary battery 4A, always monitors the state of 4B, the charge control circuit 3 by the control signal SC 3 according to the state While controlling, the switch control signals C 1 to C 4 are generated and the switches SW 1 to SW 4 are turned on or off so as to charge one auxiliary battery and discharge the other auxiliary battery. The state of FIG. 1 is a state in which the switches SW 1 and SW 4 are turned on and the switches SW 2 and SW 3 are turned off in order to charge the first auxiliary battery 4A and discharge the second auxiliary battery 4B. .

周知のように、バッテリーは過放電状態または過充電状態で運用すると寿命が短くなり、場合によっては発火、破裂等の事故を引き起こす可能性がある。このため、マイコン1が補助バッテリー4A,4Bの状態に応じて充電対象、放電対象となる補助バッテリーを選択し、以下に述べるようなオン・オフパターンによってスイッチSW〜SWを制御することとした。 As is well known, when a battery is operated in an overdischarged state or an overcharged state, its life is shortened, and in some cases, an accident such as ignition or explosion may occur. Therefore, the microcomputer 1 selects an auxiliary battery to be charged or discharged according to the state of the auxiliary batteries 4A and 4B, and controls the switches SW 1 to SW 4 according to an on / off pattern as described below. did.

例えば、補助バッテリー4Aが満充電であり、補助バッテリー4Bは充電が必要である場合には、スイッチSW,SWをオフさせ、スイッチSW,SWをオンさせて補助バッテリー4Aを放電させ、補助バッテリー4Bを充電する。
これとは逆に、補助バッテリー4Bは満充電、補助バッテリー4Aは充電が必要である場合には、前述した図1のようにスイッチSW,SWをオンさせ、スイッチSW,SWをオフさせる。
For example, when the auxiliary battery 4A is fully charged and the auxiliary battery 4B needs to be charged, the switches SW 1 and SW 4 are turned off and the switches SW 2 and SW 3 are turned on to discharge the auxiliary battery 4A. The auxiliary battery 4B is charged.
On the contrary, when the auxiliary battery 4B needs to be fully charged and the auxiliary battery 4A needs to be charged, the switches SW 1 and SW 4 are turned on as shown in FIG. 1 and the switches SW 2 and SW 3 are turned on. Turn off.

また、補助バッテリー4A,4Bの両方とも充電が必要な場合には、何れか一方の補助バッテリーを先に充電し、充電量が所定値に達したら当該補助バッテリーを放電させると共に他方の補助バッテリーを充電するようにスイッチSW〜SWを制御し、以後は充電、放電を交互に繰り返す。
更に、補助バッテリー4A,4Bの両方とも満充電である場合には、過充電とならないようにスイッチSW,SWを両方ともオフさせ、スイッチSW,SWの何れかをオンさせて一方の補助バッテリーを放電させる。
前述したように、過充電は補助バッテリー4A,4Bの寿命低下や発火を招くと共に、熱電変換素子2による発電電力を有効に利用することができず、補助バッテリーの使用効率を低下させる原因となる。従って、補助バッテリー4A,4Bが同時に満充電状態にならないように、負荷20の消費電力と熱電変換素子2の発電電力とのバランスを考慮しつつ、補助バッテリー4A,4Bの容量を決定することが必要である。
When both of the auxiliary batteries 4A and 4B need to be charged, either one of the auxiliary batteries is charged first, and when the amount of charge reaches a predetermined value, the auxiliary battery is discharged and the other auxiliary battery is The switches SW 1 to SW 4 are controlled so as to charge, and thereafter, charging and discharging are alternately repeated.
Further, when both of the auxiliary batteries 4A and 4B are fully charged, both the switches SW 1 and SW 3 are turned off to prevent overcharging, and one of the switches SW 2 and SW 4 is turned on. Discharge the auxiliary battery.
As described above, overcharging causes the life and ignition of the auxiliary batteries 4A and 4B, and the power generated by the thermoelectric conversion element 2 cannot be used effectively, causing a reduction in the usage efficiency of the auxiliary battery. . Therefore, the capacity of the auxiliary batteries 4A and 4B can be determined in consideration of the balance between the power consumption of the load 20 and the generated power of the thermoelectric conversion element 2 so that the auxiliary batteries 4A and 4B are not fully charged at the same time. is necessary.

上記のように、本実施形態では、熱電変換素子2の発電電力を用いて補助バッテリーを選択的に充電しておき、その放電電力を優先的に用いて車両駆動用モータ等の負荷20を駆動するものである。このため、熱エネルギーを有効に利用して主バッテリー11の消費電力を低減し、いわゆる電費を向上させた高効率の負荷駆動システムを実現することができる。   As described above, in the present embodiment, the auxiliary battery is selectively charged using the generated power of the thermoelectric conversion element 2 and the load 20 such as a vehicle driving motor is driven using the discharged power preferentially. To do. Therefore, it is possible to realize a highly efficient load driving system that effectively uses thermal energy to reduce the power consumption of the main battery 11 and improve the so-called power consumption.

なお、上述した実施形態では、インバータ132のIGBT6による熱エネルギーを熱電変換素子2により電気エネルギーに変換する場合について説明したが、他の発熱部、例えば負荷20としてのモータから発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換して再利用することにより、前記同様に主バッテリー11の電力消費を抑制して電費を向上させることができる。また、補助バッテリーは実施形態のように2個に限定されるものではなく、車載スペースや重量、コスト等の観点から許容できるのであれば、より多くの補助バッテリーを搭載して充放電用に使い分けても良い。
更に、熱電変換素子2の発電電力が負荷20の消費電力を上回る場合には、余剰分の電力を用いて主バッテリー11を充電しても良い。
In the above-described embodiment, the case where the thermal energy generated by the IGBT 6 of the inverter 132 is converted into electrical energy by the thermoelectric conversion element 2 has been described. However, the heat energy generated from another heat generating unit, for example, a motor as the load 20 is converted into electrical energy. By converting to energy and reusing, the power consumption can be improved by suppressing the power consumption of the main battery 11 as described above. In addition, the number of auxiliary batteries is not limited to two as in the embodiment, and if it is acceptable from the viewpoint of in-vehicle space, weight, cost, etc., more auxiliary batteries are mounted and used separately for charging and discharging. May be.
Furthermore, when the generated power of the thermoelectric conversion element 2 exceeds the power consumption of the load 20, the main battery 11 may be charged using surplus power.

本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車の車両駆動用モータ等の負荷をインバータにより駆動するシステムに限らず、バッテリーの電力を用いてコンバータやチョッパ等、各種の半導体電力変換器を運転し、その出力により負荷を駆動する様々な負荷駆動システムに利用可能である。   The present invention is not limited to a system that drives a load such as a vehicle driving motor of an electric vehicle or a hybrid vehicle by an inverter, but operates various semiconductor power converters such as a converter and a chopper using the power of a battery, and outputs thereof Therefore, the present invention can be used for various load driving systems that drive a load.

1:マイコン
2:熱電変換素子
3:充電制御回路
4A,4B:補助バッテリー
5:安定化電源回路
6:IGBT
7:放熱フィン
11:主バッテリー
12:安定化電源回路
13:電力制御回路
131:電力調整回路
132:インバータ
20:負荷
SW,SW,SW,SW:スイッチ
,C,C,C:スイッチ制御信号
ST4A,ST4B:バッテリー状態信号
SC,SC,SC12,SC13:通信信号
1: Microcomputer 2: Thermoelectric conversion element 3: Charge control circuit 4A, 4B: Auxiliary battery 5: Stabilized power supply circuit 6: IGBT
7: radiation fin 11: Main Battery 12: stabilized power supply circuit 13: the power control circuit 131: power conditioning circuit 132: Inverter 20: load SW 1, SW 2, SW 3 , SW 4: switch C 1, C 2, C 3 , C 4 : Switch control signals ST 4A , ST 4B : Battery status signals SC 3 , SC 5 , SC 12 , SC 13 : Communication signals

Claims (4)

半導体電力変換器内の半導体スイッチのスイッチング動作により発生させた電力を用いて負荷を駆動する負荷駆動システムにおいて、
前記半導体電力変換器に接続された主バッテリーと、
前記半導体電力変換器から発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の発電電力を用いて充電される複数の補助バッテリーと、
前記主バッテリーからの供給電力と前記補助バッテリーからの供給電力との割合を調整して前記半導体電力変換器に供給する電力調整手段と、
を備え、
前記負荷の消費電力が前記補助バッテリーからの供給電力では不足する時に不足分の電力を前記主バッテリーから供給することを特徴とする負荷駆動システム。
In a load driving system for driving a load using power generated by a switching operation of a semiconductor switch in a semiconductor power converter,
A main battery connected to the semiconductor power converter;
A thermoelectric conversion element that converts thermal energy generated from the semiconductor power converter into electrical energy;
A plurality of auxiliary batteries to be charged using the power generated by the thermoelectric conversion elements;
Power adjusting means for adjusting the ratio of the power supplied from the main battery and the power supplied from the auxiliary battery to supply to the semiconductor power converter;
With
A load driving system characterized in that when the power consumption of the load is insufficient with the power supplied from the auxiliary battery, a shortage of power is supplied from the main battery.
請求項1に記載した負荷駆動システムにおいて、
前記複数の補助バッテリーのうち一部の補助バッテリーを前記熱電変換素子の発電電力により充電している間に、他の補助バッテリーを放電させて前記電力調整手段に電力を供給することを特徴とする負荷駆動システム。
The load drive system according to claim 1,
While charging some of the plurality of auxiliary batteries with the generated electric power of the thermoelectric conversion element, the other auxiliary batteries are discharged to supply electric power to the power adjusting means. Load drive system.
請求項2に記載した負荷駆動システムにおいて、
前記複数の補助バッテリーの状態を監視し、その状態に応じて各補助バッテリーを充電または放電させるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする負荷駆動システム。
In the load drive system according to claim 2,
A load driving system comprising: a control unit that monitors the states of the plurality of auxiliary batteries and controls the auxiliary batteries to be charged or discharged according to the states.
請求項1に記載した負荷駆動システムにおいて、
前記負荷駆動システムが自動車に搭載されるシステムであり、
前記半導体電力変換器としてのインバータ内の前記半導体スイッチから発生する熱エネルギーを前記熱電変換素子が電気エネルギーに変換すると共に、前記負荷は、少なくとも車両駆動用のモータを含むことを特徴とする負荷駆動システム。
The load drive system according to claim 1,
The load drive system is a system mounted on an automobile,
A load drive comprising: a thermoelectric conversion element for converting thermal energy generated from the semiconductor switch in an inverter as the semiconductor power converter into electrical energy; and the load includes at least a motor for driving a vehicle. system.
JP2013160065A 2013-08-01 2013-08-01 Load drive system Pending JP2015030335A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013160065A JP2015030335A (en) 2013-08-01 2013-08-01 Load drive system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013160065A JP2015030335A (en) 2013-08-01 2013-08-01 Load drive system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015030335A true JP2015030335A (en) 2015-02-16

Family

ID=52516049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013160065A Pending JP2015030335A (en) 2013-08-01 2013-08-01 Load drive system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015030335A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016208834A (en) * 2015-04-27 2016-12-08 株式会社北海道パレットリサイクルシステム Solar in-house power generation system and solar in-house power generation method
KR20170093554A (en) * 2016-02-05 2017-08-16 주식회사 엘지화학 Power supply apparatus using a Flyback converter circuit

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07271479A (en) * 1994-03-30 1995-10-20 Ricoh Co Ltd Power supply unit
JP2005132190A (en) * 2003-10-29 2005-05-26 Denso Corp Power supply system for vehicle
JP2005282428A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Mazda Motor Corp Power supply unit for vehicle
JP2012056462A (en) * 2010-09-09 2012-03-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Apparatus and method for controlling, and system for vehicular electrical power supply
JP2013046504A (en) * 2011-08-25 2013-03-04 Imasen Electric Ind Co Ltd Power generating system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07271479A (en) * 1994-03-30 1995-10-20 Ricoh Co Ltd Power supply unit
JP2005132190A (en) * 2003-10-29 2005-05-26 Denso Corp Power supply system for vehicle
JP2005282428A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Mazda Motor Corp Power supply unit for vehicle
JP2012056462A (en) * 2010-09-09 2012-03-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Apparatus and method for controlling, and system for vehicular electrical power supply
JP2013046504A (en) * 2011-08-25 2013-03-04 Imasen Electric Ind Co Ltd Power generating system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016208834A (en) * 2015-04-27 2016-12-08 株式会社北海道パレットリサイクルシステム Solar in-house power generation system and solar in-house power generation method
KR20170093554A (en) * 2016-02-05 2017-08-16 주식회사 엘지화학 Power supply apparatus using a Flyback converter circuit
KR102096686B1 (en) 2016-02-05 2020-04-02 주식회사 엘지화학 Power supply apparatus using a Flyback converter circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7057376B2 (en) Power management system for vehicles
JP5844787B2 (en) Auxiliary drive device and manufacturing method thereof
JP4440936B2 (en) Electric vehicle control device
US9221345B2 (en) Battery charging device for motor vehicle
US20110084648A1 (en) Hybrid energy storage system
US10960775B2 (en) DC/DC conversion unit
KR20120012661A (en) Apparatus for battery control and method for battery control for electrical vehicles
KR20110109801A (en) Power source apparatus and car with the same
JP6056486B2 (en) Vehicle power supply device
JP5959289B2 (en) Battery system
JP2003092805A (en) Power supply unit for hybrid car
KR101755732B1 (en) System and method for charging battery of vehicle
US10933762B2 (en) DC/DC conversion unit
WO2018159022A1 (en) Charging device and in-vehicle power supply device
KR20140079626A (en) System and method for charging battery of vehicle
JP2012110071A (en) Power supply device for vehicle
KR100946472B1 (en) Fuel cell hybrid system
JP2021019464A (en) Rechargeable battery and electrical power system
US20230134008A1 (en) Bi-directional dc-dc converter
JP2007022211A (en) Power supply device for vehicle
JP2015030335A (en) Load drive system
JP2015033182A (en) Cooling system of semiconductor power converter
JP2010206864A (en) Power supply device
JP2010206880A (en) Vehicle power supply
JP4329454B2 (en) Electric vehicle system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161028

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161028

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170425