JP2021012853A - 電源システム - Google Patents
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Abstract
Description
前記電力変換回路を構成するスイッチをオンオフ制御することにより、前記蓄電部及び前記電力変換回路の間に電流を流す制御部と、
前記スイッチのオンオフ制御に伴って前記電力変換回路で発生した熱を吸収して昇温対象要素に伝達する熱伝達部と、を備え、
前記制御部は、前記昇温対象要素の昇温要求がある場合、該昇温要求がない場合よりも前記電力変換回路で発生する熱量を増大させるように、前記スイッチをオンオフ制御する昇温モード制御を実施する。
以下、本発明に係る電源システムを具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の電源システムは、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)や電気自動車(EV)等の電動化車両に搭載されている。
・昇温モード制御が実施される場合において、一定周期毎に、指令電力P2*の符号を切り替えてもよい。
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図9に示すように、電力変換回路50は、第3フルブリッジ回路54(第3変換回路に相当)を備えている。なお、図9において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、図9では、DCDCコンバータ20等の図示を省略している。
第1コイル53a、第2コイル53b及び第3コイル53cは、互いに磁気結合する。第1コイル53aの第2端に対する第1端の電位が高くなる場合、第3コイル53cには、その第2端よりも第1端の電位が高くなるような誘起電圧が発生する。一方、第1コイル53aの第1端に対する第2端の電位が高くなる場合、第3コイル53cには、その第1端よりも第2端の電位が高くなるような誘起電圧が発生する。
以下、第3実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図12に示すように、電力変換回路50は、第4フルブリッジ回路55(第4変換回路に相当)を備えている。なお、図12において、先の図9に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
図12に示す各フルブリッジ回路51,52,54,55のうち、電力が入力状態となるフルブリッジ回路は、ダイオード等のブリッジ回路で構成されていてもよい。
以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図15に示すDCDCコンバータ20に昇温モード制御を適用する。図15において、先の図1に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
以下、第5実施形態について、第3実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図18に示すように、電力変換回路50は、2つのトランスに代えて、1つのトランス58を備えている。なお、図18において、先の図12に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
以下、第6実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図20に示すように、第1蓄電池10に加え、第2蓄電池11が車両に搭載されている。図20において、先の図1に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
・所定時間経過するたびに指令電力P2*の符号を切り替える構成に代えて、例えば、第1低電位側端子CL1に対する第1高電位側端子CH1の電位差や、第2高電位側端子CH2に対する第2低電位側端子CL2の電位差に基づいて符号を切り替えたり、各蓄電池10,11の充電度合い(例えばSOC)に応じて符号を切り替えたりしてもよい。
以下、第7実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図22に示すように、電源システムは、発熱装置300を備えている。図22において、先の図9,図12に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
以下、第8実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、昇温要求がある場合、昇温要求がない場合よりも、各スイッチQ1〜Q8をオンするときのゲート電圧を低下させてハーフオン状態にする。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
Claims (12)
- 蓄電部(10,11)に接続される電力変換回路(20,50)を備える電源システムにおいて、
前記電力変換回路を構成するスイッチ(Q1〜Q16,QA1〜QA4)をオンオフ制御することにより、前記蓄電部及び前記電力変換回路の間に電流を流す制御部(100)と、
前記スイッチのオンオフ制御に伴って前記電力変換回路で発生した熱を吸収して昇温対象要素に伝達する熱伝達部(45)と、を備え、
前記制御部は、前記昇温対象要素の昇温要求がある場合、該昇温要求がない場合よりも前記電力変換回路で発生する熱量を増大させるように、前記スイッチをオンオフ制御する昇温モード制御を実施する電源システム。 - 前記電力変換回路(50)は、
第1端子(CH1,CL1)及び第2端子(CH2,CL2)と、
前記第1端子と前記第2端子とを接続し、かつ、前記蓄電部に接続される電気経路(61,62)と、
互いに磁気結合される第1コイル(53a)及び第2コイル(53b)を有するトランス(53)と、
前記第1コイルと前記第1端子とに接続され、前記スイッチとして第1変換スイッチ(Q1〜Q4)を有する第1変換回路(51)と、
前記第2コイルと前記第2端子とに接続され、前記スイッチとして第2変換スイッチ(Q5〜Q8)を有する第2変換回路(52)と、を備え、
前記制御部は、前記昇温モード制御において、前記第1端子及び前記第2端子のうち、一方の端子に前記蓄電部からの電力が入力され、他方の端子から前記蓄電部へと電力を出力するように、前記第1変換スイッチ及び前記第2変換スイッチをオンオフ制御する請求項1に記載の電源システム。 - 前記トランスは、前記第1コイル及び前記第2コイルと磁気結合する第3コイル(53c)を有し、
前記電力変換回路は、
第3端子(CH3,CL3)と、
前記第3コイルと前記第3コイルとに接続され、前記スイッチとして第3変換スイッチ(Q9〜Q12)を有する第3変換回路(54)と、を備える請求項2に記載の電源システム。 - 前記電力変換回路(50)は、
第1端子(CH1,CL1)、第2端子(CH2,CL2)、第3端子(CH3,CL3)及び第4端子(CH4,CL4)と、
前記第1端子と前記第2端子とを接続し、かつ、前記蓄電部に接続される第1電気経路(61,62)と、
前記第3端子と前記第4端子とを接続する第2電気経路(63,64)と、
互いに磁気結合される第1コイル(56a)及び第2コイル(56b)を有する第1トランス(56)と、
互いに磁気結合される第3コイル(57a)及び第4コイル(57b)を有する第2トランス(57)と、
前記第1コイルと前記第1端子とに接続され、前記スイッチとして第1変換スイッチ(Q1〜Q4)を有する第1変換回路(51)と、
前記第3コイルと前記第2端子とに接続され、前記スイッチとして第2変換スイッチ(Q5〜Q8)を有する第2変換回路(52)と、
前記第2コイルと前記第3端子とに接続され、前記スイッチとして第3変換スイッチ(Q9〜Q12)を有する第3変換回路(54)と、
前記第4コイルと前記第4端子とに接続され、前記スイッチとして第4変換スイッチ(Q13〜Q16)を有する第4変換回路(55)と、を備え、
前記制御部は、前記昇温モード制御において、前記蓄電部の出力電力が、前記第1端子、前記第1変換回路、前記第1トランス、前記第3変換回路、前記第3端子、前記第2電気経路、前記第4端子、前記第4変換回路、前記第2トランス、前記第2変換回路、前記第2端子及び前記第1電気経路を含む経路を循環するように、前記第1変換スイッチ、前記第2変換スイッチ、前記第3変換スイッチ及び前記第4変換スイッチをオンオフ制御する請求項1に記載の電源システム。 - 前記電力変換回路(20)は、
前記蓄電部の正極端子が接続される第1端子(C1)と、
前記蓄電部の負極端子が接続される第2端子(C2)と、
前記第1端子に第1端が接続された第1リアクトル(21)と、
前記第2端子に第1端が接続された第2リアクトル(22)と、
前記スイッチとしての第1上アームスイッチ(QA1)及び第1下アームスイッチ(QA2)の直列接続体を有し、前記第1上アームスイッチと前記第1下アームスイッチとの接続点に前記第1リアクトルの第2端が接続された第1ブリッジ回路(23)と、
前記スイッチとしての第2上アームスイッチ(QA3)及び第2下アームスイッチ(QA4)の直列接続体を有し、前記第2上アームスイッチと前記第2下アームスイッチとの接続点に前記第2リアクトルの第2端が接続された第2ブリッジ回路(24)と、を備え、
前記制御部は、前記昇温モード制御において、前記蓄電部の出力電力が、前記第1端子、前記第1リアクトル、前記第1上アームスイッチ、前記第2上アームスイッチ、前記第2リアクトル及び前記第2端子を含む経路を循環するように、前記第1上アームスイッチ、前記第1下アームスイッチ、前記第2上アームスイッチ及び前記第2下アームスイッチをオンオフ制御する請求項1に記載の電源システム。 - 前記電力変換回路(50)は、
第1端子(CH1,CL1)、第2端子(CH2,CL2)、第3端子(CH3,CL3)及び第4端子(CH4,CL4)と、
前記第1端子と前記第2端子とを接続し、かつ、前記蓄電部に接続される第1電気経路(61,62)と、
前記第3端子と前記第4端子とを接続する第2電気経路(63,64)と、
互いに磁気結合される第1コイル(58a)、第2コイル(58b)、第3コイル(58c)及び第4コイル(58d)を有するトランス(58)と、
前記第1コイルと前記第1端子とに接続され、前記スイッチとして第1変換スイッチ(Q1〜Q4)を有する第1変換回路(51)と、
前記第4コイルと前記第2端子とに接続され、前記スイッチとして第2変換スイッチ(Q5〜Q8)を有する第2変換回路(52)と、
前記第2コイルと前記第3端子とに接続され、前記スイッチとして第3変換スイッチ(Q9〜Q12)を有する第3変換回路(54)と、
前記第3コイルと前記第4端子とに接続され、前記スイッチとして第4変換スイッチ(Q13〜Q16)を有する第4変換回路(55)と、を備え、
前記制御部は、前記昇温モード制御において、前記蓄電部の出力電力が、前記第1端子、前記第1変換回路、前記第1コイル、前記第2コイル、前記第3変換回路、前記第3端子、前記第2電気経路、前記第4端子、前記第4変換回路、前記第3コイル、前記第4コイル、前記第2変換回路、前記第2端子及び前記第1電気経路を含む経路を循環するように、前記第1変換スイッチ、前記第2変換スイッチ、前記第3変換スイッチ及び前記第4変換スイッチをオンオフ制御する請求項1に記載の電源システム。 - 前記蓄電部は、第1蓄電部(10)及び第2蓄電部(11)を含み、
前記電力変換回路(50)は、
前記第1蓄電部が接続される第1端子(CH1,CL1)と、
前記第2蓄電部が接続される第2端子(CH2,CL2)と、
互いに磁気結合される第1コイル(53a)及び第2コイル(53b)を有するトランス(53)と、
前記第1コイルと前記第1端子とに接続され、前記スイッチとして第1変換スイッチ(Q1〜Q4)を有する第1変換回路(51)と、
前記第2コイルと前記第2端子とに接続され、前記スイッチとして第2変換スイッチ(Q5〜Q8)を有する第2変換回路(52)と、を備え、
前記制御部は、前記昇温モード制御において、前記第1蓄電部の出力電力を、前記第1端子、前記第1変換回路、前記トランス、前記第2変換回路及び前記第2端子を介して前記第2蓄電部に供給する第1処理と、前記第2蓄電部の出力電力を、前記第2端子、前記第2変換回路、前記トランス、前記第1変換回路及び前記第1端子を介して前記第1蓄電部に供給する第2処理とを交互に実施するように、前記第1変換スイッチ及び前記第2変換スイッチをオンオフ制御する請求項1に記載の電源システム。 - 前記制御部は、前記第1処理において前記第1蓄電部から前記第2蓄電部へ供給される電力と、前記第2処理において前記第2蓄電部から前記第1蓄電部へ供給される電力とを異なる値に設定する請求項7に記載の電源システム。
- 給電されることにより熱を発生し、発生した熱を前記熱伝達部に伝達させる発熱装置(300)を備える請求項1〜8のいずれか1項に記載の電源システム。
- 前記制御部は、前記昇温要求がある場合、該昇温要求がない場合よりも、前記スイッチをオンするときの該スイッチのゲート電圧を低下させる請求項1〜9のいずれか1項に記載の電源システム。
- 前記制御部は、前記昇温モード制御において、前記昇温対象要素の温度が低いほど、前記蓄電部の出力電力の上限値を大きくする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電源システム。
- 走行動力源となる回転電機(40)を備える車両に搭載される電源システムにおいて、
前記電力変換回路とは別に設けられ、前記回転電機の電機子巻線に接続されたインバータ(30)を備える請求項1〜11のいずれか1項に記載の電源システム。
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