JP3304537B2 - 電気自動車用空調装置の電源装置 - Google Patents

電気自動車用空調装置の電源装置

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JP3304537B2 JP21369693A JP21369693A JP3304537B2 JP 3304537 B2 JP3304537 B2 JP 3304537B2 JP 21369693 A JP21369693 A JP 21369693A JP 21369693 A JP21369693 A JP 21369693A JP 3304537 B2 JP3304537 B2 JP 3304537B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリーからの電力
で作動する電気自動車用空調装置の電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のルームエアコン用電源装置の回路
図を、図5に示す。商用電源を商用電源入力プラグ1よ
り取入れ、開閉装置2を介して全波整流ダイオード3に
より全波整流の平滑コンデンサー4により平滑して、直
流電源を電動コンプレッサー駆動回路17、スイッチン
グトランス15と周辺回路からなるスイッチング電源装
置に供給している。通常、電動コンプレッサー駆動回路
17はインバータ回路であり電動コンプレッサー18を
駆動する。この場合、商用電源はAC200Vで全波整
流平滑後の直流電源電圧は280Vである。また、商用
電源がAC100Vの場合には、倍電圧整流し平滑後の
直流電源電圧は同じく280Vである。そして、電圧の
ばらつきは±10%程度である。
【0003】スイッチング電源装置は自励式フライバッ
クコンバータである。図7にスイッチング電源装置の回
路作動図を示す。以下のように作動する。開閉装置2が
閉じると、スタート用ベース抵抗32よりスイッチング
トランジスター5にベース電流が流れる。よって、一次
コイル14に電圧が印加され、もって自励コイル13に
電圧が発生する。よって、ベース抵抗7及び充電コンデ
ンサー8を経由して、更に大きくベース電流が流れる。
これにより、スイッチングトランジスター5はONとな
り、コレクタ電圧VCは0となって、図7の(1)に示
すコレタク電流ICが流れる。ここで 一次コイル14の
インダクタンスをL、直流電源電圧をEとして、コレク
タ電流ICの時間増加率di/dtはE/Lで示され
る。そして、コレクタ電流ICは、スイッチングトラン
ジスター5の電流増幅率hFEとベース電流IBの積hFE
・IBまでで上昇を停止する。そのため一次コイル14
による磁束増加は停止するため、自励コイル13の電圧
は減少する。もって、ベース電流IBが減少してスイッ
チングトランジスター5はOFFに至る。ここで、一次
コイル14には電圧EPが発生し、コレクタ電圧VC
直流電源電圧Eより高い電圧E+EPとなる。これを図
7の(2)に示す。そしてこの過程で、自励コイル13
には逆の電圧が発生し、マイナス整流ダイオード10を
介して、マイナス平滑コンデンサー12にマイナス電圧
が充電される。そして、ツェナーダイオード9によりベ
ース電流IBを制御して、二次側の出力電圧が安定化さ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】電気自動車用空調装置
の電源装置回路図を図6に示す。図5ルームエアコン用
電源装置の回路図と比べ、開閉装置2を介して高電圧の
バッテリー19を電動コンプレッサー駆動回路17、ス
イッチング電源装置に供給している。
【0005】この回路においては、以下の課題を有して
いる。バッテリー19の電圧は、車両によりそのバッテ
リー搭載可能数が異なり、また電圧が高いほど電流を小
さくでき、効率を上げられるので電圧は高く設定される
ので、図8に示す例のごとく種々多様である。そして、
そのバッテリー19は車両駆動用の電源でもあるので、
走行負荷の大きい時は電圧が低下し、逆に制動時には走
行用モーターを発電機としてバッテリー19に充電する
ため電圧が増加する。よって、電圧のばらつきは少なく
とも±25%は考慮する必要がある。そのため、電圧の
高い例えば420Vの場合、コレクタ電圧VCは800
V前後となる。もって、汎用のスイッチングトランジス
ター5のコレクタ電圧VCの絶対最大定格は大きくて8
00Vであり使用不可となる。
【0006】バッテリー19の電圧は、前記のごとく種
々多様である。そのため、スイッチング電源装置は例え
ば図8においては81Vから420Vまで作動しなけれ
ばならない。しかしながら低い電圧に対しては一次コイ
ル14のインダクタンスLを小さく、高い電圧に対して
は大きくする必要があるので、上記のごとく広い範囲を
カバーするのは困難である。よって、スイッチングトラ
ンス15は何種類か必要となり、もってスイッチング電
源装置の種類が増えることとなる。
【0007】従って、本発明は、高電圧のバッテリー、
多種類のバッテリー電圧に対して対応可能な電気自動車
用空調装置の電源装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、スイッチング電源装置の一次側スイッチ
ングがOFF期間中は、スイッチング電源装置へのバッ
テリー電圧供給をOFFするOFF回路を設ける。
【0009】
【作用】本発明の手段によれば、スイッチング電源装置
の一次側スイッチングがOFF期間中は、スイッチング
電源装置へのバッテリー電圧供給をOFFするOFF回
路を設ける。よって、直流電源電圧E+一次コイル14
の電圧EPとなるコレクタ電圧VCは、直流電源電圧E
(バッテリー電圧)がOFFされるので、回路構成によ
り、E+EPより小さくできる。
【0010】従って、バッテリー19の電圧が420V
と高い場合においても、例えばコレクタ電圧VCを50
0V程度に抑制できる。もって、コレクタ電圧VCの絶
対最大定格800Vのトランジスターを、充分余裕をも
って使用できる。
【0011】更に、一次コイル14のインダクタンスL
を小さ目にして、バッテリー19の電圧の低い方に対応
し、バッテリー19の電圧の高い方に対してはスイッチ
ング電源装置の一次側スイッチングがOFF期間中は、
スイッチング電源装置へのバッテリー電圧供給をOFF
するOFF回路で対応することにより、バッテリー19
の電圧の低い方から高い方まで全てに対応が可能とな
る。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。
【0013】図1に本発明の第1の実施例に係る電源装
置の回路図を示す。図6電気自動車用空調装置の電源装
置回路図に比べ、電源トランジスター22、電源トラン
ジスター用ベース抵抗23、電源トランジスター用ベー
スダイオード25、電源トランジスター用ベースエミッ
タダイオード27からなるOFF回路が追加され、スタ
ート用ベース抵抗32が電源トランジスター22の前に
接続されている。
【0014】図3に本発明の第1の実施例に係る回路作
動図を示す。ここで、OFF回路の作動について説明す
る。
【0015】開閉装置2が閉じられると、スタート用ベ
ース抵抗32を介してスイッチングトランジスター5に
ベース電流が流れ、前記のごとくスイッチングトランジ
スター5はONする。よって、スイッチングトランジス
ター5、電源トランジスター用ベース抵抗23介して電
源トランジスター22にベース電流が流れ、電源トラン
ジスター22はONする。よって、スイッチング電源装
置へ供給される電圧eはバッテリー電圧Eに等しくな
る。
【0016】次に、前記のごとくスイッチングトランジ
スター5がOFFとなると、コレクタ電圧VCは直流電
源電圧E+一次コイル14の電圧EPまで上昇しようと
する。しかしながら、電源トランジスター用ベースダイ
オード25、電源トランジスター用ベースエミッタダイ
オード27を介してバッテリー19に接続されるため
に、電源トランジスター22のベースエミッタには逆電
圧が印加されて、電源トランジスター22はOFFとな
る。また、コレクタ電圧VCは直流電源電圧E(バッテ
リー電圧)+2ダイオード電圧となり、ほぼ直流電源電
圧Eに等しくなる。そして、電圧eは、直流電源電圧E
から一次コイル14の電圧EPを引いた値になる。これ
らコレクタ電圧VC、コレクタ電圧IC、一次コイル14
の電圧VL、スイッチング電源装置へ供給される電圧e
の波形関係は図3本発明の第1の実施例に係る回路作動
図に示される。
【0017】また、図3の様にコレクタ電圧VCは、ほ
ぼ直流電源電圧Eに等しくなるので比例する。
【0018】従って、一次コイル14の電圧VLを30
0V、直流電源電圧Eを300Vとすると、従来の方法
ではコレクタ電圧VCは600Vとなるが、本発明の実
施例では300Vとなる。よって、スイッチングトラン
ジスター5としてコレクタ電圧VCの絶対最大定格の小
さい(例えば500V)トランジスターが使用可能とな
る。
【0019】電源トランジスター22はONかOFFか
のいずれかの作動のみであるので、電力は消費しない。
よって、電圧eとして、直流電源電圧Eの電圧を抵抗器
などで低減してスイッチング電源装置に供給して対応す
る方法に比べ電力ロスはない。更に、耐圧は直流電源電
圧E以上あれば良いので最大定格の小さい(例えば50
0V)小型のトランジスターで良い。
【0020】直流電源電圧Eが一次コイル14の電圧E
Pより低い場合には、一次コイルに蓄えられた電力が電
源トランジスター用ベースダイオード25、電源トラン
ジスター用ベースエミッタダイオード27を介してバッ
テリー19に戻されてしまうので、OFF回路部品を削
除し、電源トランジスター22を削除した箇所を導通さ
せれば良い。
【0021】図2に本発明の第2の実施例に係る電源装
置の回路図を示す。図6電気自動車用空調装置の電源装
置回路図に比べ、電源トランジスター22、電源トラン
ジスター用ベース抵抗23、制御トランジスター24、
制御トランジスター用ベース抵抗26からなるOFF回
路が追加されている。
【0022】図4に本発明の第2の実施例に係る回路作
動図を示す。ここで、OFF回路の作動について説明す
る。
【0023】開閉装置2が閉じられると、電源トランジ
スター用ベース抵抗23を介してスイッチングトランジ
スター5にベース電流が流れ、電源トランジスター22
はONし、スイッチング電源装置へ供給される電圧eは
バッテリー電圧Eに等しくなる。もって、スタート用ベ
ース抵抗32を介してスイッチングトランジスター5に
ベース電流が流れ、前記のごとくスイッチングトランジ
スター5はONする。
【0024】次に、前記のごとくスイッチングトランジ
スター5がOFFとなると、コレクタ電圧VCは直流電
源電圧E+一次コイル14の電圧EPまで上昇しようと
する。
【0025】しかしながら、制御トランジスター用ベー
ス抵抗26を介して制御トランジスター24にベース電
流が流れるので、制御トランジスター24がONとなり
コレクタ電流が流れて、電源トランジスター22のベー
ス電圧を零とする。よって、スイッチング電源装置へ供
給される電圧eも零となり、コレクタ電圧VCは一次コ
イル14の電圧EPのみとなる。
【0026】これらコレクタ電圧VC、コレクタ電流
C、一次コイル14の電圧VL、スイッチング電源装置
へ供給される電圧eの波形関係は図4本発明の第2の実
施例に係る回路作動図に示される。
【0027】従って、一次コイル14の電圧VLを30
0V、直流電源電圧Eを400Vとすると、従来の方法
ではコレクタ電圧VCは700Vとなるが、本発明の実
施例では300Vとなる。よって、スイッチングトラン
ジスター5としてコレクタ電圧VCの絶対最大定格の小
さい(例えば500V)トランジスターが使用可能とな
る。
【0028】電源トランジスター22はONかOFFか
のいずれかの作動のみであるので、電力は消費しない。
よって、電圧eとして、直流電源電圧Eの電圧を抵抗器
などで低減してスイッチング電源装置に供給して対応す
る方法に比べ電力ロスはない。更に、耐圧は直流電源電
圧E以上あれば良いので最大定格の小さい(例えば50
0V)小型のトランジスターで良い。
【0029】本実施例では、第1の実施例のような直流
電源電圧Eが一次コイル14の電圧EPより低い場合に
は、一次コイルに蓄えられた電力が電源トランジスター
用ベースダイオード25、電源トランジスター用ベース
エミッタダイオード27を介してバッテリー19に戻さ
れてしまうことはないので、OFF回路部品の削除・電
源トランジスター22を削除した箇所の導通は不要であ
る。
【0030】よって、バッテリー19の電圧の低い方か
ら高い方まで全てに対応が可能となり、多種類のバッテ
リー電圧に対応可能となる。
【0031】尚、上記実施例に限らず本発明の主旨の満
たす範囲で種々の方法が可能である。また、ベースに接
続して電源トランジスター22、制御トランジスター2
4の作動を加速する加速コンデンサー等追加しても良
い。
【0032】
【発明の効果】本発明の手段によれば、スイッチング電
源装置の一次側スイッチングがOFF期間中は、スイッ
チング電源装置へのバッテリー電圧供給をOFFするO
FF回路を設ける。よって、直流電源電圧E+一次コイ
ル14の電圧EPとなるコレクタ電圧VCは、直流電源
電圧E(バッテリー電圧)がOFFされるので、回路構
成により、E+EPより小さくできる。従って、汎用の
(コレクタ電圧VCの絶対最大定格800V程度の)ト
ランジスターを、充分余裕をもって使用することが可能
となる。また、スイッチングトランジスター5としてコ
レクタ電圧VCの絶対最大定格の小さいトランジスター
が使用可能となる。もって、小型化・低コスト化が可能
となる。
【0033】更に、一次コイル14のインダクタンスL
を小さ目にして、バッテリー19の電圧の低い方に対応
し、バッテリー19の電圧の高い方に対してはスイッチ
ング電源装置の一次側スイッチングがOFF期間中は、
スイッチング電源装置へのバッテリー電圧供給をOFF
するOFF回路で対応することにより、バッテリー19
の電圧の低い方から高い方まで全てに対応が可能とな
る。
【0034】従って、高電圧のバッテリー、多種類のバ
ッテリー電圧に対して対応可能な電源装置となる。
【0035】更に、直流電源電圧Eの電圧を抵抗器など
で低減してスイッチング電源装置に供給して対応する方
法に比べ、OFF回路の消費電力は0に近く、電力ロス
を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る電源装置の回路図
【図2】本発明の第2の実施例に係る電源装置の回路図
【図3】(a)本発明の第一の実施例における回路作動
図 (b)同実施例における電圧変化を示す図
【図4】(a)本発明の第2の実施例におこる回路作動
図 (b)同実施例における電圧変化を示す図
【図5】ルームエアコン用電源装置の回路図
【図6】電気自動車用空調装置の電源装置回路図
【図7】(a)スイッチング電源装置の回路作動図 (b)スイッチング電源装置の回路作動図
【図8】電気自動車用バッテリー電圧例
【符号の説明】
1 商用電源入力プラグ 2 開閉装置 3 全波整流ダイオード 4 平滑コンデンサー 5 スイッチングトランジスター 6 充電ダイオード 7 ベース抵抗 8 充電コンデンサー 9 ツェナーダイオード 10 マイナス整流ダイオード 11 放電抵抗 12 マイナス平滑コンデンサー 13 自励コイル 14 一次コイル 15 スイッチングトランス 16 二次側電源回路 17 電動コンプレッサー駆動回路 18 電動コンプレッサー 19 バッテリー 22 電源トランジスター 23 電源トランジスター用ベース抵抗 24 制御トランジスター 25 電源トランジスター用ベースダイオード 26 制御トランジスター用ベース抵抗 27 電源トランジスター用ベースエミッタダイオード 32 スタート用ベース抵抗
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−120370(JP,A) 特開 平1−144361(JP,A) 実開 昭51−62720(JP,U) 実開 平6−80388(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 1/00 H02M 3/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スイッチング電源装置によりバッテリー電
    圧を変換して使用する電気自動車用空調装置の電源装置
    において、スイッチング電源装置の一次側スイッチング
    がOFF期間中は、スイッチング電源装置の一次側コイ
    へのバッテリー電圧供給をOFFするOFF回路を設
    けたことを特徴とする電気自動車用空調装置の電源装
    置。
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