JP2021100340A - Voltage conversion circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧変換回路に関する。 The present invention relates to a voltage conversion circuit.
従来、電動車両の駆動制御に関する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, a technique relating to drive control of an electric vehicle is known (see, for example, Patent Document 1).
上述した従来技術による電動車両は、バッテリの電圧を昇圧してモータに供給し、モータの回生電流を降圧してバッテリを充電している。このような電動車両では、昇圧時と降圧時のそれぞれの電流経路に、ダイオード及びスイッチング素子を備えていた。
バッテリの電圧を昇圧してモータに供給する場合は、昇圧用のダイオード及びスイッチング素子に電流が流れ、モータの回生電流を降圧してバッテリを充電する場合は、降圧用のダイオード及びスイッチング素子に電流が流れる。
すなわち、従来技術による電動車両では、動作しているタイミングが排他的であるにもかかわらず、スイッチング素子とダイオードを、それぞれ重複して備えなければならないという問題があった。
In the above-mentioned electric vehicle according to the prior art, the voltage of the battery is boosted and supplied to the motor, and the regenerative current of the motor is stepped down to charge the battery. In such an electric vehicle, a diode and a switching element are provided in each of the current paths during step-up and step-down.
When boosting the voltage of the battery and supplying it to the motor, current flows through the boosting diode and switching element, and when stepping down the regenerative current of the motor to charge the battery, the current flows through the buckling diode and switching element. Flows.
That is, in the electric vehicle according to the prior art, there is a problem that the switching element and the diode must be provided in duplicate even though the operating timing is exclusive.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、部品点数の少ない電圧変換回路を提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in view of such a situation, and one object of the present invention is to provide a voltage conversion circuit having a small number of parts.
上記の課題を解決するために、本発明に係る電圧変換回路は以下の構成を採用した。
(1)本発明の一態様に係る電圧変換回路は、第1の端子と第2の端子との間に接続された第1のコンデンサと、前記第2の端子と第3の端子との間に接続された第2のコンデンサと、前記第2の端子に一端が接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他端と前記第1の端子との間に接続されたスイッチング素子と、前記リアクトルの他端と前記第3の端子との間に接続されたダイオードと、を備えた電圧変換回路において、電源からの放電時には、前記電源を前記第1の端子及び前記第2の端子に接続し、前記電源への充電時には、前記電源を前記第2の端子及び前記第3の端子に接続する切替回路を備える。
In order to solve the above problems, the voltage conversion circuit according to the present invention adopts the following configuration.
(1) The voltage conversion circuit according to one aspect of the present invention is between a first capacitor connected between a first terminal and a second terminal and between the second terminal and the third terminal. A second capacitor connected to, a reactor having one end connected to the second terminal, a switching element connected between the other end of the reactor and the first terminal, and the other of the reactor. In a voltage conversion circuit including a diode connected between an end and the third terminal, the power supply is connected to the first terminal and the second terminal at the time of discharging from the power supply, and the power supply is connected to the first terminal and the second terminal. When charging the power supply, a switching circuit for connecting the power supply to the second terminal and the third terminal is provided.
(2)上記(1)に記載の電圧変換回路では、前記電源と、前記第1の端子、前記第2の端子及び前記第3の端子との接続状態を制御する制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記電圧変換回路が備えられる車両の加速時には前記電源からの放電を行う制御をし、前記車両の減速時には前記電源への充電を行う制御をする。 (2) The voltage conversion circuit according to (1) above further includes a control device for controlling the connection state between the power supply and the first terminal, the second terminal, and the third terminal. The control device controls to discharge from the power source when the vehicle provided with the voltage conversion circuit is accelerated, and controls to charge the power source when the vehicle is decelerated.
(3)上記(1)又は(2)に記載の電圧変換回路では、前記電圧変換回路の昇圧率は2倍である。 (3) In the voltage conversion circuit according to (1) or (2) above, the boost rate of the voltage conversion circuit is doubled.
(1)から(3)の態様によれば、部品点数の少ない電圧変換回路を提供することができる。 According to the aspects (1) to (3), it is possible to provide a voltage conversion circuit having a small number of parts.
[実施形態]
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の実施形態における車両制御装置1の機能構成の一例を示す図である。本実施形態の車両制御装置1は、電動車両等に搭載されている。電動車両には、電気自動車、ハイブリッド電気自動車(HEV;Hybrid Electrical Vehicle)及び燃料電池自動車(FCV;Fuel Cell Vehicle)などの各種車両が含まれる。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド電気自動車は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池自動車は、燃料電池を駆動源として駆動する。以下の説明において、これらの車両の種類を区別しない場合には、総称して電動車両と記載する。
なお、以下の説明において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、説明を省略する場合がある。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a functional configuration of the vehicle control device 1 according to the embodiment of the present invention. The vehicle control device 1 of the present embodiment is mounted on an electric vehicle or the like. Electric vehicles include various vehicles such as electric vehicles, hybrid electric vehicles (HEVs) and fuel cell vehicles (FCVs). Electric vehicles are powered by batteries. Hybrid electric vehicles are powered by batteries and internal combustion engines. A fuel cell vehicle is driven by using a fuel cell as a drive source. In the following description, when these types of vehicles are not distinguished, they are collectively referred to as electric vehicles.
In the following description, those having the same function may use the same reference numerals and the description may be omitted.
[車両制御装置1の機能構成]
車両制御装置1は、バッテリ20と、インバータ30と、モータ40と、制御装置50とを備える。
バッテリ20は、車両の走行用の電力及び車両が搭載する補器を駆動する電力を供給する。バッテリ20は、車体に搭載された状態で、外部電源によって充電される。また、バッテリ20は、車体から取り外した状態で、車外の充電器により充電することも可能である。以下、バッテリ20を電源とも記載する。
[Functional configuration of vehicle control device 1]
The vehicle control device 1 includes a
The
モータ40は、三相交流モータである。モータ40は、この一例において、車両駆動用のモータであり、車両の前輪、後輪又は前輪と後輪の両方に駆動力を与える。
The
インバータ30は、バッテリ20から供給される直流電力を三相交流電力に変換する。インバータ30は、変換した三相交流電力をモータ40に供給することにより、モータ40を駆動する。また、インバータ30は、車両の減速に伴って発生するモータ40の回生電力を直流電力に変換する。インバータ30は、変換した直流電力をバッテリに供給することにより、バッテリ20を充電する。インバータ30は、電圧変換回路100と、DC−AC変換部32とを備える。
The
電圧変換回路100は、電圧を昇圧または降圧することが可能ないわゆるDC−DCコンバータ(昇降圧コンバータ)を含む。電圧変換回路100は、バッテリ20から供給される直流電力の電圧を昇圧する。電圧変換回路100は、昇圧した直流電力をDC−AC変換部32に提供することにより、モータ40を駆動する。
また、電圧変換回路100は、DC−AC変換部32から供給される直流電力の電圧を降圧する。電圧変換回路100は、降圧した直流電力をバッテリ20に提供することにより、バッテリ20を充電する。
The
Further, the
DC−AC変換部32は、電圧変換回路100から受け取った直流電力を三相交流電力に変換する。DC−AC変換部32は、変換した三相交流電力を、車両の加速に用いられる駆動電力としてモータ40に提供することにより、モータ40を駆動する。
また、DC−AC変換部32は、車両の減速に伴って発生するモータ40の回生電力を直流電力に変換する。DC−AC変換部32は、変換した直流電力を電圧変換回路100に提供することにより、バッテリ20を充電する。
The DC-
Further, the DC-
制御装置50は、集積回路などにより機能するハードウエア機能部として構成されていてもよく、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウエア機能部として構成されていてもよい。ソフトウエア機能部は、CPU等のプロセッサ、プログラムを格納するROM(Read Only Memory)、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)、及びタイマー等の電子回路を備えるECU(Electronic Control Unit)である。
制御装置50は、電圧変換回路100と、DC−AC変換部32とを制御する。
The
The
[電圧変換回路100]
図2は、本発明の実施形態における電圧変換回路100の機能構成の一例を示す図である。
電圧変換回路100は、切替回路10と、昇降圧回路15とを備える。
切替回路10は、接続端子T6(第6の端子)及び接続端子T7(第7の端子)を介してバッテリ20と接続される。接続端子T6はバッテリ20の負極に接続され、接続端子T7はバッテリ20の正極に接続される。接続端子T6と、接続端子T7とを区別しない場合には、これらを総称して直流側端接続端子T30とも記載する。
切替回路10と、昇降圧回路15とは、接続端子T1(第1の端子)、接続端子T2(第2の端子)及び接続端子T3(第3の端子)を介して接続される。接続端子T1と、接続端子T2と、接続端子T3とを区別しない場合には、これらを総称して回路間接続端子T10とも記載する。
昇降圧回路15は、接続端子T4(第4の端子)及び接続端子T5(第5の端子)を介して、DC−AC変換部32に接続される。接続端子T4は、DC−AC変換部32の低電位側端子に接続され、接続端子T5は、DC−AC変換部32の高電位側端子に接続される。接続端子T4と、接続端子T5とを区別しない場合には、これらを総称して交流側接続端子T20とも記載する。
[Voltage conversion circuit 100]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the functional configuration of the
The
The switching
The switching
The buck-
昇降圧回路15は、第1コンデンサC1と、第2コンデンサC2と、リアクトルL1と、スイッチング素子Q1と、ダイオードD1とを備える。
第1コンデンサC1は、接続端子T1に一端が、接続端子T2に他端がそれぞれ接続される。第1コンデンサC1は、接続端子T1−接続端子T2間に発生する電気的ノイズを除去する、ノイズ除去用コンデンサである。
第2コンデンサC2は、接続端子T2に一端が、接続端子T3に他端がそれぞれ接続される。第2コンデンサC2は、接続端子T2−接続端子T3間に発生する電気的ノイズを除去する、ノイズ除去用コンデンサである。
リアクトルL1は、接続端子T2に一端が接続され、他端がダイオードD1とスイッチング素子Q1との接続点である接続点P1に接続される。
スイッチング素子Q1は、リアクトルの他端が接続された接続点P1と接続端子T1との間に接続される。スイッチング素子Q1は、一例として半導体スイッチング素子である。具体的にスイッチング素子Q1は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタ等である。スイッチング素子Q1は、制御装置50からの操作信号により、接続点P1と接続端子T1との接続状態を切り替える。
ダイオードD1は、リアクトルの他端が接続された接続点P1と接続端子T3との間に接続される。ダイオードD1は、アノードが接続点P1に接続され、カソードが接続端子T3と接続端子T5の接続点に接続される。
なお、電圧変換回路100は、第3コンデンサC3を備えていても良い。第3コンデンサC3は、接続端子T4及び接続端子T5の間に接続される。第3コンデンサC3は、接続端子T4−接続端子T5間に発生する電気的ノイズを除去する、ノイズ除去用コンデンサである。
The buck-
One end of the first capacitor C1 is connected to the connection terminal T1 and the other end is connected to the connection terminal T2. The first capacitor C1 is a noise removing capacitor that removes electrical noise generated between the connection terminal T1-connection terminal T2.
One end of the second capacitor C2 is connected to the connection terminal T2, and the other end is connected to the connection terminal T3. The second capacitor C2 is a noise removing capacitor that removes electrical noise generated between the connection terminal T2-connection terminal T3.
One end of the reactor L1 is connected to the connection terminal T2, and the other end is connected to a connection point P1 which is a connection point between the diode D1 and the switching element Q1.
The switching element Q1 is connected between the connection point P1 to which the other end of the reactor is connected and the connection terminal T1. The switching element Q1 is, for example, a semiconductor switching element. Specifically, the switching element Q1 is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a power bipolar transistor, or the like. The switching element Q1 switches the connection state between the connection point P1 and the connection terminal T1 by the operation signal from the
The diode D1 is connected between the connection point P1 to which the other end of the reactor is connected and the connection terminal T3. In the diode D1, the anode is connected to the connection point P1 and the cathode is connected to the connection point between the connection terminal T3 and the connection terminal T5.
The
図3は、本発明の実施形態における切替回路10の機能構成の一例を示す図である。
切替回路10は、スイッチSW1と、スイッチSW2と、スイッチSW3と、スイッチSW4とを備える。
スイッチSW1は、一端が接続端子T7に接続されており、他端が接続端子T3に接続されている。スイッチSW2は、一端が接続端子T7に接続されており、他端が接続端子T2に接続されている。スイッチSW3は、一端が接続端子T6に接続されており、他端が接続端子T2に接続されている。スイッチSW4は、一端が接続端子T6に接続されており、他端が接続端子T1に接続されている。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the functional configuration of the switching
The switching
One end of the switch SW1 is connected to the connection terminal T7, and the other end is connected to the connection terminal T3. One end of the switch SW2 is connected to the connection terminal T7, and the other end is connected to the connection terminal T2. One end of the switch SW3 is connected to the connection terminal T6, and the other end is connected to the connection terminal T2. One end of the switch SW4 is connected to the connection terminal T6, and the other end is connected to the connection terminal T1.
スイッチSW1と、スイッチSW2と、スイッチSW3と、スイッチSW4とを区別しない場合には、これらを総称してスイッチSW10とも記載する。
スイッチSW10は、少なくとも2端子を有しており、スイッチSW10が備える各端子間の接続状態を切り替える。制御装置50は、スイッチSW10に物理的に信号線で接続されている。制御装置50は、スイッチSW10に信号線を介して操作信号を伝える。操作信号には、スイッチSW10を接続状態及び非接続状態に操作する信号が含まれる。つまり、制御装置50は、バッテリ20(電源)と、接続端子T1、接続端子T2及び接続端子T3との接続状態を制御する。
一例として、スイッチSW10は、操作力が電磁力である電磁スイッチ(例えば、電磁接触器、電磁開閉器)である。
When the switch SW1, the switch SW2, the switch SW3, and the switch SW4 are not distinguished, they are also collectively referred to as the switch SW10.
The switch SW10 has at least two terminals, and switches the connection state between the terminals included in the switch SW10. The
As an example, the switch SW10 is an electromagnetic switch (for example, an electromagnetic contactor, an electromagnetic switch) whose operating force is an electromagnetic force.
制御装置50は、切替回路10が備えるスイッチSW10の接続状態を切り替えることにより、直流側端接続端子T30と、回路間接続端子T10との接続状態を切り替える。具体的に、切替回路10が備えるスイッチSW10の接続状態には、放電時接続状態(放電接続)と、充電時接続状態(充電接続)とが存在する。
昇圧時接続状態とは、スイッチSW2及びスイッチSW4が接続状態となり、スイッチSW1及びスイッチSW3が非接続状態となる接続状態である。昇圧時接続状態において、接続端子T6は接続端子T1に接続され、接続端子T7は接続端子T2に接続される。
降圧時接続状態とは、スイッチSW1及びスイッチSW3が接続状態となり、スイッチSW2及びスイッチSW4が非接続状態となる接続状態である。降圧時接続状態において、接続端子T6は接続端子T2に接続され、接続端子T7は接続端子T3に接続される。
The
The boosted connection state is a connection state in which the switch SW2 and the switch SW4 are in the connected state, and the switch SW1 and the switch SW3 are in the non-connected state. In the boosted connection state, the connection terminal T6 is connected to the connection terminal T1, and the connection terminal T7 is connected to the connection terminal T2.
The step-down connection state is a connection state in which the switch SW1 and the switch SW3 are in the connected state, and the switch SW2 and the switch SW4 are in the non-connected state. In the step-down connection state, the connection terminal T6 is connected to the connection terminal T2, and the connection terminal T7 is connected to the connection terminal T3.
[電圧変換回路100の動作]
電圧変換回路100は、接続端子T6−接続端子T7間の電位差を昇圧して、接続端子T4−接続端子T5間に出力する機能(昇圧動作)と、接続端子T6−接続端子T7間の電位差を降圧して、接続端子T4−接続端子T5間に出力する機能(降圧動作)とを有する。それぞれの場合に分けて、説明する。
[Operation of voltage conversion circuit 100]
The
[昇圧動作]
電圧変換回路100は、モータ40に車両駆動用の電力を供給するため、バッテリ20から出力される直流電力を昇圧する。電圧変換回路100は、スイッチング素子Q1の接続状態を接続状態と非接続状態とに切り替える(スイッチング動作)ことにより、昇圧動作を行う。制御装置50は、スイッチング素子Q1の接続状態を切り替える。スイッチング素子Q1の状態がオン(接続状態)である場合と、オフ(非接続状態)である場合について、それぞれ説明する。
昇圧動作時における切替回路10の接続状態は、上述した通りである。すなわち、接続端子T6は接続端子T1に接続され、接続端子T7は接続端子T2に接続される。
[Boosting operation]
The
The connection state of the switching
図4は、本発明の実施形態におけるスイッチング素子Q1オン時の昇圧動作時の電流の経路の一例を示す図である。同図において、スイッチング素子Q1の接続状態はオンである。
同図において、電流の流れる電流経路を電流経路I1として示す。
接続端子T7はバッテリ20の正極に接続される。接続端子T7は切替回路10を介し接続端子T2に接続される。接続端子T2はリアクトルL1に接続される。したがって、バッテリの正極から、リアクトルL1に電流が流れる。同図において、スイッチング素子Q1の接続状態はオンなので、リアクトルL1からスイッチング素子Q1に電流が流れる。接続端子T6はバッテリ20の負極に接続されているため、電流はスイッチング素子Q1から接続端子T6に流れる。
同図において、バッテリ20から放電された電力は、リアクトルL1に蓄えられる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a current path during a boosting operation when the switching element Q1 is turned on in the embodiment of the present invention. In the figure, the connection state of the switching element Q1 is ON.
In the figure, the current path through which the current flows is shown as the current path I1.
The connection terminal T7 is connected to the positive electrode of the
In the figure, the electric power discharged from the
図5は、本発明の実施形態におけるスイッチング素子Q1オフ時の昇圧動作時の電流の経路の一例を示す図である。同図において、スイッチング素子Q1の接続状態はオフである。
同図において、電流の流れる電流経路を電流経路I2として示す。
接続端子T7はバッテリ20の正極に接続される。接続端子T7は切替回路10を介し接続端子T2に接続される。接続端子T2はリアクトルL1に接続される。したがって、バッテリの正極から、リアクトルL1に電流が流れる。同図において、スイッチング素子Q1の接続状態はオフなので、リアクトルL1からダイオードD1に電流が流れる。
接続端子T5は、DC−AC変換部32の高電位側端子に接続される。接続端子T4は、DC−AC変換部32の低電位側端子に接続される。したがって電流は、ダイオードD1からDC−AC変換部32を介して接続端子T4に流れる。接続端子T6はバッテリ20の負極に接続されているため、電流は接続端子T4から接続端子T6に流れる。
同図において、バッテリ20から放電された電力に、リアクトルL1に蓄えられた電力が重畳して、交流側接続端子T20に印可される。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a current path during a boosting operation when the switching element Q1 is off in the embodiment of the present invention. In the figure, the connection state of the switching element Q1 is off.
In the figure, the current path through which the current flows is shown as the current path I2.
The connection terminal T7 is connected to the positive electrode of the
The connection terminal T5 is connected to the high potential side terminal of the DC-
In the figure, the electric power stored in the reactor L1 is superimposed on the electric power discharged from the
以上説明したように、電圧変換回路100において、制御装置50は、スイッチング素子Q1をオン状態(図4の状態)と、オフ状態(図5の状態)とに切り替えることにより、バッテリ20の出力する直流電力を昇圧し、昇圧した直流電力をDC−AC変換部32に供給する。
As described above, in the
[降圧動作]
車両が減速する際に、モータ40には回生電力が発生する。電圧変換回路100は、モータ40に発生した回生電力をバッテリ20に充電するため、DC−AC変換部32から供給される直流電力を降圧する。
降圧時の動作についても、昇圧時の動作と同様に、スイッチング素子Q1の状態がオン(接続状態)である場合と、オフ(非接続状態)である場合について、それぞれ説明する。
降圧動作時における切替回路10の接続状態は、上述した通りである。すなわち、接続端子T6は接続端子T2に接続され、接続端子T7は接続端子T3に接続される。
[Step-down operation]
When the vehicle decelerates, regenerative power is generated in the
Similar to the operation at the time of step-up, the operation at the time of step-down will also be described when the state of the switching element Q1 is on (connected state) and off (non-connected state).
The connection state of the switching
図6は、本発明の実施形態におけるスイッチング素子Q1オン時の昇圧動作時の電流の経路の一例を示す図である。同図において、スイッチング素子Q1の接続状態はオンである。
同図において、電流の流れる電流経路を電流経路I3として示す。
接続端子T5は、DC−AC変換部32の高電位側端子に接続される。つまり、接続端子T5には、モータ40の回生電力を直流電力に変換した電流が流れる。接続端子T7は、バッテリ20の正極に接続される。バッテリ20の負極は、接続端子T6に接続される。接続端子T6は、切替回路10を介し接続端子T2に接続される。接続端子T2はリアクトルL1に接続される。したがって、バッテリの負極からリアクトルL1に電流が流れる。同図において、スイッチング素子Q1の接続状態はオンであるので、リアクトルL1からスイッチング素子Q1に電流が流れる。接続端子T4は、DC−AC変換部32を介して接続端子T5に接続される。
交流側接続端子T20の電圧は、リアクトルL1及び回路間接続端子T10に接続されるバッテリ20に充電される。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a current path during a boosting operation when the switching element Q1 is turned on in the embodiment of the present invention. In the figure, the connection state of the switching element Q1 is ON.
In the figure, the current path through which the current flows is shown as the current path I3.
The connection terminal T5 is connected to the high potential side terminal of the DC-
The voltage of the AC side connection terminal T20 is charged to the
図7は、本発明の実施形態におけるスイッチング素子Q1オフ時の降圧動作時の電流の経路の一例を示す図である。同図において、スイッチング素子Q1の接続状態はオフである。
同図において、電流の流れる電流経路を電流経路I4として示す。同図において、スイッチング素子Q1はオフなので、リアクトルL1に蓄えられた電力は、電流として、ダイオードD1を通って、接続端子T3に流れる。接続端子T7は、バッテリ20の正極に接続されているため、バッテリの正極に電流が流れる。バッテリ20の負極は、接続端子T6に接続される。接続端子T6は切替回路10を介して接続端子T2に接続される。
リアクトルL1に蓄えられた電力は、バッテリ20に充電される。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a current path during a step-down operation when the switching element Q1 is off in the embodiment of the present invention. In the figure, the connection state of the switching element Q1 is off.
In the figure, the current path through which the current flows is shown as the current path I4. In the figure, since the switching element Q1 is off, the electric power stored in the reactor L1 flows as a current through the diode D1 to the connection terminal T3. Since the connection terminal T7 is connected to the positive electrode of the
The electric power stored in the reactor L1 is charged in the
以上説明したように、電圧変換回路100において、制御装置50は、スイッチング素子Q1をオン状態(図6の状態)と、オフ状態(図7の状態)とに切り替えることにより、DC−AC変換部32から提供される直流電力を降圧し、降圧した直流電力をバッテリ20に充電する。
As described above, in the
本実施形態において、電圧変換回路100の昇圧率は2倍である。つまり、昇圧動作時における接続端子T1−接続端子T2間の電位差と、降圧動作時における接続端子T2−接続端子T3間の電圧が等しくなるよう昇圧率が設定されている。
なお、本実施形態における電圧変換回路100の昇圧率は、2倍に限られない。例えば、充電時の電圧と、放電時の電圧とを、それぞれ別の電圧に設定することもできる。
In this embodiment, the boost rate of the
The boost rate of the
[走行状態と切替回路10の接続状態]
図8は、本発明の実施形態における車両の走行状態と回路接続状態との関係の一例を示す図である。
同図には、車両の車速と、車速に対応する切替回路10の接続状態とを、横軸を時間として示す。同図において、車速の縦軸は、車両の走行速度を表す。
車両は、イグニッション電源オフ時(時刻t0からt1の間)において停止している。つまり、車速はゼロである。
同図の一例では、時刻t1において、不図示のイグニッションキーにより、イグニッション電源がオンされている。車両はアイドリング状態に切り替わる。車両は、不図示のアクセルペダルが操作されたことを検知すると、加速状態に切り替わる。車両は、アクセルオフを検知(時刻t2)するまで加速を続ける。アイドリング開始から加速終了までの期間(時刻t1からt2の間)において、バッテリ20は、モータ40に対して電力を放電する。したがって、アイドリング開始から加速終了までの期間(時刻t1からt2の間)において、切替回路10は放電接続される。つまり、切替回路10は、バッテリ20(電源)からの放電時には、バッテリ20(電源)を接続端子T1及び接続端子T2に接続する。
[Running state and connection state of switching circuit 10]
FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the traveling state of the vehicle and the circuit connection state in the embodiment of the present invention.
In the figure, the vehicle speed of the vehicle and the connection state of the switching
Vehicle is stopped at the time of ignition power-off (between time t 0 of t 1). That is, the vehicle speed is zero.
In one example of the figure, at time t 1, the ignition key, not shown, the ignition power is turned on. The vehicle switches to the idling state. When the vehicle detects that the accelerator pedal (not shown) has been operated, the vehicle switches to the acceleration state. The vehicle continues to accelerate until it detects that the accelerator is off (time t 2). In the period until the end of acceleration from idling starts (from time t 1 of t 2), the
車両は、アクセルオフの期間又は不図示のブレーキペダルが操作され車両が停止(時刻t3)するまでの期間(時刻t2からt3の間)において、モータ40に発生する回生電力を、バッテリ20に充電する。したがって、アクセルオフから車両が停止するまでの期間(時刻t2からt3の間)において、切替回路10は充電接続される。つまり、切替回路10は、バッテリ20への充電時には、バッテリ20を接続端子T2及び接続端子T3に接続する。
The vehicle uses the regenerative power generated in the
同図の一例では、時刻t3において、車両が停止している。車両は、アイドリング中(時刻t3からt4の間)において、バッテリ20からモータ40に電力を供給する。したがって、アイドリング中(時刻t3からt4の間)において、切替回路10は放電接続される。
また、時刻t4において、イグニッション電源がオフされている。制御装置50は、イグニッション電源がオフされたことを検知すると、スイッチSW1、スイッチSW2、スイッチSW3及びスイッチSW4の接続状態を、非接続状態に制御する。
以上説明したように、制御装置50は、車両の加速時にはバッテリ20からの放電を行う制御をし、車両の減速時にはバッテリ20への充電を行う制御をする。
In one example of the figure, at time t 3, the vehicle is stopped. Vehicle, during idling (between time t 3 of t 4), for supplying power from the
At time t 4, the ignition power is turned off. When the
As described above, the
[実施形態の効果のまとめ]
図9は、従来技術における回路の一例を示す図である。
従来、バッテリ90が放電する電圧を昇圧する場合、スイッチング素子Q92及びダイオードD91を使用していた。また、提供された電力を降圧してバッテリ90に充電する場合、スイッチング素子Q91及びダイオードD92を使用していた。
つまり、従来技術によると、充電接続をする場合と、放電接続をする場合のそれぞれにおいて、スイッチング素子とダイオードを備えていた。
[Summary of effects of embodiments]
FIG. 9 is a diagram showing an example of a circuit in the prior art.
Conventionally, when boosting the voltage at which the
That is, according to the prior art, a switching element and a diode are provided in each of the case of charging connection and the case of discharging connection.
本実施形態の電圧変換回路100によれば、切替回路10及び昇降圧回路15を備える。切替回路10は、放電状態から充電状態への状態の変化時、及び充電状態から放電状態への状態の変化時のそれぞれにおいて、バッテリ20と昇降圧回路15との接続状態を切り替える。そのため、本実施形態の昇降圧回路15は、充電時の回路と放電時の回路とについて、スイッチング素子及びダイオードの組を個別に備えていなくても、充電動作及び放電動作を行うことができる。
すなわち、本実施形態の昇降圧回路15は、一組のスイッチング素子及びダイオードによって充電動作及び放電動作を行うことができるため、従来技術のように二組のスイッチング素子及びダイオードを備える場合に比べ、スイッチング素子及びダイオードの部品点数を低減することができる。
According to the
That is, since the buck-
また、本実施形態の電圧変換回路100によれば、制御装置50を備えることにより、切替回路10の接続状態を、車両の走行状態に応じた接続状態に切り替える。
したがって、本実施形態の電圧変換回路100によれば、車両の加速時にはモータ40に電力を与え、車両の減速時にはモータからの回生電力を得ることができる。
Further, according to the
Therefore, according to the
また、本実施形態の電圧変換回路100によれば、昇降圧回路15の昇圧率は2倍である。制御装置50が切替回路10により回路間接続端子T10と直流側接続端子T30との接続を切替る場合、電圧変動ショックが生じる。電圧変動ショックとは、切替回路10が回路間接続端子T10と直流側接続端子T30との接続を切替る場合に、切替前の回路間接続端子T10間の電位差と、切替後の回路間接続端子T10間に電位差がある場合に生じるノイズやサージのことである。
電圧変動ショックは、放電接続にバッテリ20が接続される接続先の電位差と、充電接続にバッテリ20が接続される接続先の電位差とが大きいほど大きくなる。本実施形態の電圧変換回路100によれば、昇降圧回路15の昇圧率は2倍であるため、放電接続と充電接続との電位差がない。
したがって、電圧変換回路100は、昇降圧回路15の昇圧率が2倍であることにより、切替回路10がスイッチSW10の接続状態を切り替える際に、電圧変動ショックから生じるノイズやサージを軽減させることができる。
Further, according to the
The voltage fluctuation shock becomes larger as the potential difference between the connection destination to which the
Therefore, the
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above using the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and substitutions are made without departing from the spirit of the present invention. Can be added.
1…車両制御装置、
20…バッテリ、
30…インバータ、
40…モータ、
32…DC−AC変換部、
100…電圧変換回路、
10…切替回路、
C1…第1コンデンサ、
C2…第2コンデンサ、
C3…第3コンデンサ、
L1…リアクトル、
D1…ダイオード、
Q1…スイッチング素子、
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7…接続端子、
SW1、SW2、SW3、SW4…スイッチ、
1 ... Vehicle control device,
20 ... Battery,
30 ... Inverter,
40 ... Motor,
32 ... DC-AC converter,
100 ... Voltage conversion circuit,
10 ... Switching circuit,
C1 ... 1st capacitor,
C2 ... 2nd capacitor,
C3 ... 3rd capacitor,
L1 ... Reactor,
D1 ... diode,
Q1 ... Switching element,
T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7 ... Connection terminal,
SW1, SW2, SW3, SW4 ... Switch,
Claims (3)
前記第2の端子に一端が、第3の端子に他端がそれぞれ接続された第2のコンデンサと、
前記第2の端子に一端が接続されたリアクトルと、
前記リアクトルの他端と前記第1の端子との間に接続されたスイッチング素子と、
前記リアクトルの他端と前記第3の端子との間に接続されたダイオードと、
を備えた電圧変換回路において、
電源からの放電時には、前記電源を前記第1の端子及び前記第2の端子に接続し、
前記電源への充電時には、前記電源を前記第2の端子及び前記第3の端子に接続する切替回路を備える
電圧変換回路。 A first capacitor with one end connected to the first terminal and the other end connected to the second terminal,
A second capacitor with one end connected to the second terminal and the other end connected to the third terminal.
A reactor with one end connected to the second terminal,
A switching element connected between the other end of the reactor and the first terminal,
A diode connected between the other end of the reactor and the third terminal,
In a voltage conversion circuit equipped with
When discharging from the power supply, the power supply is connected to the first terminal and the second terminal.
A voltage conversion circuit including a switching circuit for connecting the power supply to the second terminal and the third terminal when charging the power supply.
をさらに備え、
前記制御装置は、前記電圧変換回路が備えられる車両の加速時には前記電源からの放電を行う制御をし、前記車両の減速時には前記電源への充電を行う制御をする
請求項1に記載の電圧変換回路。 Further, a control device for controlling the connection state between the power supply and the first terminal, the second terminal, and the third terminal is provided.
The voltage conversion according to claim 1, wherein the control device controls to discharge from the power source when the vehicle provided with the voltage conversion circuit is accelerated, and controls to charge the power source when the vehicle is decelerated. circuit.
請求項1又は請求項2に記載の電圧変換回路。 The voltage conversion circuit according to claim 1 or 2, wherein the boost rate of the voltage conversion circuit is doubled.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019231303A JP2021100340A (en) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | Voltage conversion circuit |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022264881A1 (en) | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 三井化学株式会社 | Resin composition |
-
2019
- 2019-12-23 JP JP2019231303A patent/JP2021100340A/en active Pending
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