JP3454954B2 - ハイブリッド電源制御装置 - Google Patents
ハイブリッド電源制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
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- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド電源制御
装置に係わり、特に２種類の電源を組み合わせて使用す
るハイブリッド電源制御装置に関する。
装置に係わり、特に２種類の電源を組み合わせて使用す
るハイブリッド電源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車の電源のように、負荷変動が
大きく、且つ長時間連続して放電する必要であるバッテ
リ電源として、長時間小出力形のエネルギー電源（以下
“Ｅ電源”と呼ぶ）と短時間大出力形のパワー電源（以
下“Ｐ電源”と呼ぶ）とを組み合わせて使用するハイブ
リッド電源が使用されている。これらのＥ電源及びＰ電
源の電流電圧特性は、一般に図１に示すようになる。即
ち、Ｅ電源は放電電流Ｉが増加すると端子電圧Ｖが低下
し、一方、Ｐ電源は放電電流が増加しても端子電圧はほ
ぼ一定に保たれる。
大きく、且つ長時間連続して放電する必要であるバッテ
リ電源として、長時間小出力形のエネルギー電源（以下
“Ｅ電源”と呼ぶ）と短時間大出力形のパワー電源（以
下“Ｐ電源”と呼ぶ）とを組み合わせて使用するハイブ
リッド電源が使用されている。これらのＥ電源及びＰ電
源の電流電圧特性は、一般に図１に示すようになる。即
ち、Ｅ電源は放電電流Ｉが増加すると端子電圧Ｖが低下
し、一方、Ｐ電源は放電電流が増加しても端子電圧はほ
ぼ一定に保たれる。
【０００３】上記のごとき特性を有する２種類の電源を
用いてハイブリッド電源を構成する場合に、従来は、図
２に示すように、Ｅ電源１とＰ電源２が負荷３に対して
並列に接続し、さらに、Ｅ電源１の出力側には、Ｅ電源
からの電流量を制限するための電流制限回路４を設けて
いた。この電流制限回路４は、電流制限用のトランジス
タＴＲ1 、制限値設定用のトランジスタＴＲ2 、及び抵
抗Ｒ1,Ｒ2 を備えている。図２に示す従来のハイブリッ
ド電源においては、軽負荷時には、Ｅ電源１の電流はＰ
電源２の充電電流と負荷電流となり、負荷３を駆動しな
がらＰ電源２を充電する。次に、Ｅ電源１の端子電圧が
Ｐ電源２の端子電圧と等しくなる電流をＩ P とすると、
負荷電流がＩP に等しいときは負荷電流の全てをＥ電源
１が供給し、Ｐ電源２は充電も放電もしない。そして更
に負荷が大きくなると、Ｅ電源１及びＰ電源２の両方が
放電して負荷電流をまかなう。さらに、電流制限回路４
により、Ｅ電源１の制限電流（Ｅ電源が負担すべき最大
電流で上記ＩP に当たる）を常に一定に保つようにして
いる。
用いてハイブリッド電源を構成する場合に、従来は、図
２に示すように、Ｅ電源１とＰ電源２が負荷３に対して
並列に接続し、さらに、Ｅ電源１の出力側には、Ｅ電源
からの電流量を制限するための電流制限回路４を設けて
いた。この電流制限回路４は、電流制限用のトランジス
タＴＲ1 、制限値設定用のトランジスタＴＲ2 、及び抵
抗Ｒ1,Ｒ2 を備えている。図２に示す従来のハイブリッ
ド電源においては、軽負荷時には、Ｅ電源１の電流はＰ
電源２の充電電流と負荷電流となり、負荷３を駆動しな
がらＰ電源２を充電する。次に、Ｅ電源１の端子電圧が
Ｐ電源２の端子電圧と等しくなる電流をＩ P とすると、
負荷電流がＩP に等しいときは負荷電流の全てをＥ電源
１が供給し、Ｐ電源２は充電も放電もしない。そして更
に負荷が大きくなると、Ｅ電源１及びＰ電源２の両方が
放電して負荷電流をまかなう。さらに、電流制限回路４
により、Ｅ電源１の制限電流（Ｅ電源が負担すべき最大
電流で上記ＩP に当たる）を常に一定に保つようにして
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来のハイブリッド電源においては、負荷が大きいとき
などは、電流制限回路によりＥ電源からの電流量を制限
でき有効であるが、低負荷のときなどにおいては、電流
制限回路内のトランジスタを介しているため、熱損失が
生じる。つまりＥ電源から出力されるエネルギーが電流
制限回路内でロスしてしまうという問題が生じる。一
方、電流制限装置を設けない場合には、負荷とＥ電源と
Ｐ電源が直接接続された状態となるため、負荷変動が大
きな場合には、大きな負荷変動によりＥ電源とＰ電源の
電圧も大きく変動し好ましくない。
従来のハイブリッド電源においては、負荷が大きいとき
などは、電流制限回路によりＥ電源からの電流量を制限
でき有効であるが、低負荷のときなどにおいては、電流
制限回路内のトランジスタを介しているため、熱損失が
生じる。つまりＥ電源から出力されるエネルギーが電流
制限回路内でロスしてしまうという問題が生じる。一
方、電流制限装置を設けない場合には、負荷とＥ電源と
Ｐ電源が直接接続された状態となるため、負荷変動が大
きな場合には、大きな負荷変動によりＥ電源とＰ電源の
電圧も大きく変動し好ましくない。
【０００５】そこで、本発明は、上述した従来の技術の
問題点を解決するためになされたものであり、電流制限
回路によるエネルギー損失を小さくすることができるハ
イブリッド電源制御装置を提供することを目的としてい
る。また、本発明は、負荷変動時においても各電源に悪
影響を与えることがないハイブリッド電源制御装置を提
供することを目的としている。
問題点を解決するためになされたものであり、電流制限
回路によるエネルギー損失を小さくすることができるハ
イブリッド電源制御装置を提供することを目的としてい
る。また、本発明は、負荷変動時においても各電源に悪
影響を与えることがないハイブリッド電源制御装置を提
供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために本発明は、燃料電池とこの燃料電池よりも
短い時間で出力可能な電気二重層コンデンサとを組み合
わせて負荷である駆動モータに電力を供給すると共に、
燃料電池の出力電流を制限し且つ負荷から燃料電池に流
れる電流を制限する電流制限回路を有するハイブリッド
電源制御装置であって、電流制限回路をバイパスするバ
イパス回路と、電流制限回路とバイパス回路とを切り換
える切換手段と、負荷の状態を検出する負荷状態検出手
段と、負荷が定常状態で且つ低負荷の場合にはバイパス
回路に切り換えると共に負荷が変化状態の場合又は高負
荷の場合には電流制限回路に切り換える切換制御手段
と、を有し、負荷状態検出手段は、駆動モータの回生動
作時を負荷が変化状態の場合として検出し、この回生動
作時に、切換制御手段が電流制限回路に切り換えること
を特徴としている。
成するために本発明は、燃料電池とこの燃料電池よりも
短い時間で出力可能な電気二重層コンデンサとを組み合
わせて負荷である駆動モータに電力を供給すると共に、
燃料電池の出力電流を制限し且つ負荷から燃料電池に流
れる電流を制限する電流制限回路を有するハイブリッド
電源制御装置であって、電流制限回路をバイパスするバ
イパス回路と、電流制限回路とバイパス回路とを切り換
える切換手段と、負荷の状態を検出する負荷状態検出手
段と、負荷が定常状態で且つ低負荷の場合にはバイパス
回路に切り換えると共に負荷が変化状態の場合又は高負
荷の場合には電流制限回路に切り換える切換制御手段
と、を有し、負荷状態検出手段は、駆動モータの回生動
作時を負荷が変化状態の場合として検出し、この回生動
作時に、切換制御手段が電流制限回路に切り換えること
を特徴としている。
【０００７】このように構成された本発明のハイブリッ
ド電源制御装置においては、燃料電池とこの燃料電池よ
りも短い時間で出力可能な電気二重層コンデンサとを組
み合わせて負荷である駆動モータに電力を供給すると共
に、燃料電池の出力電流を制限し且つ負荷から燃料電池
に流れる電流を制限する電流制限回路を有している。こ
のようなハイブリッド電源制御装置において、切換制御
手段により、負荷が定常状態で且つ低負荷の場合にはバ
イパス回路に切り換えると共に負荷が変化状態の場合又
は高負荷の場合には電流制限回路に切り換えられる。こ
の結果、負荷が定常状態で且つ低負荷の場合には、電流
制限回路でのエネルギー損失を小さくすることができ、
負荷が変化状態の場合には、電流制限回路により電流の
急激な変化を抑制し、負荷が高負荷の場合には、燃料電
池からの出力電流が制限されるので、燃料電池及び電気
二重層コンデンサが保護される。さらに、本発明におい
ては、駆動モータの回生動作時に、切換制御手段により
電流制限回路に切り換えられるので、それにより、回生
動作時に電流制限器により駆動モータから燃料電池に供
給される電流が制限され、突入電流及び電気脈動に構造
的に弱い燃料電池を保護することができる。
ド電源制御装置においては、燃料電池とこの燃料電池よ
りも短い時間で出力可能な電気二重層コンデンサとを組
み合わせて負荷である駆動モータに電力を供給すると共
に、燃料電池の出力電流を制限し且つ負荷から燃料電池
に流れる電流を制限する電流制限回路を有している。こ
のようなハイブリッド電源制御装置において、切換制御
手段により、負荷が定常状態で且つ低負荷の場合にはバ
イパス回路に切り換えると共に負荷が変化状態の場合又
は高負荷の場合には電流制限回路に切り換えられる。こ
の結果、負荷が定常状態で且つ低負荷の場合には、電流
制限回路でのエネルギー損失を小さくすることができ、
負荷が変化状態の場合には、電流制限回路により電流の
急激な変化を抑制し、負荷が高負荷の場合には、燃料電
池からの出力電流が制限されるので、燃料電池及び電気
二重層コンデンサが保護される。さらに、本発明におい
ては、駆動モータの回生動作時に、切換制御手段により
電流制限回路に切り換えられるので、それにより、回生
動作時に電流制限器により駆動モータから燃料電池に供
給される電流が制限され、突入電流及び電気脈動に構造
的に弱い燃料電池を保護することができる。
【０００８】また、本発明は、燃料電池とこの燃料電池
よりも短い時間で出力可能な電気二重層コンデンサとを
組み合わせて駆動モータに電力を供給すると共に、上記
燃料電池の出力電流を制限し且つ駆動モータから燃料電
池に流れる電流を制限する電流制限回路を有するハイブ
リッド電源制御装置であって、電流制限回路をバイパス
するバイパス回路と、電流制限回路とバイパス回路とを
切り換える切換手段と、駆動モータが回生状態であるこ
とを検出する検出手段と、駆動モータが回生状態の場合
には電流制限回路に切り換える切換制御手段と、を有す
ることを特徴としている。このように構成された本発明
のハイブリッド電源制御装置によれば、駆動モータの回
生動作時に、切換制御手段により電流制限回路に切り換
えれられるので、それにより、回生動作時に電流制限器
により駆動モータから燃料電池に供給される電流が制限
され、突入電流及び電気脈動に構造的に弱い燃料電池を
保護することができる。
よりも短い時間で出力可能な電気二重層コンデンサとを
組み合わせて駆動モータに電力を供給すると共に、上記
燃料電池の出力電流を制限し且つ駆動モータから燃料電
池に流れる電流を制限する電流制限回路を有するハイブ
リッド電源制御装置であって、電流制限回路をバイパス
するバイパス回路と、電流制限回路とバイパス回路とを
切り換える切換手段と、駆動モータが回生状態であるこ
とを検出する検出手段と、駆動モータが回生状態の場合
には電流制限回路に切り換える切換制御手段と、を有す
ることを特徴としている。このように構成された本発明
のハイブリッド電源制御装置によれば、駆動モータの回
生動作時に、切換制御手段により電流制限回路に切り換
えれられるので、それにより、回生動作時に電流制限器
により駆動モータから燃料電池に供給される電流が制限
され、突入電流及び電気脈動に構造的に弱い燃料電池を
保護することができる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【実施例】以下、本発明のハイブリッド電源制御装置の
一実施例について図３乃至図６を参照して説明する。図
３は、本発明のハイブリッド電源の制御装置の一実施例
の全体回路図である。この図３において、エネルギー電
源（Ｅ電源）１とパワー電源（Ｐ電源）２とが電気負荷
である負荷３に対して並列に接続されて設けられてい
る。本実施例では、負荷３は電気自動車を駆動する駆動
モータである。また、Ｅ電源１は、燃料電池、エンジン
発電器、鉛蓄電池および電気化学反応を用いた他の電源
などのどれか一つまたはこれらを複合したものから構成
され、駆動モータである負荷３への負荷電力の供給およ
びＰ電源２への充電電力の供給を行う小出力大容量型の
電源装置である。
一実施例について図３乃至図６を参照して説明する。図
３は、本発明のハイブリッド電源の制御装置の一実施例
の全体回路図である。この図３において、エネルギー電
源（Ｅ電源）１とパワー電源（Ｐ電源）２とが電気負荷
である負荷３に対して並列に接続されて設けられてい
る。本実施例では、負荷３は電気自動車を駆動する駆動
モータである。また、Ｅ電源１は、燃料電池、エンジン
発電器、鉛蓄電池および電気化学反応を用いた他の電源
などのどれか一つまたはこれらを複合したものから構成
され、駆動モータである負荷３への負荷電力の供給およ
びＰ電源２への充電電力の供給を行う小出力大容量型の
電源装置である。
【００１５】一方、Ｐ電源２は、電気二重層コンデン
サ、大容量電解コンデンサ、フライホイールバッテリな
ど化学反応を用いないで電気を充電するもののどれか一
つもしくはこれらを複合したものから構成され、駆動モ
ータへの負荷電力の供給及び制動電力の吸収を行う大出
力の充放電が可能な電源装置である。ここで、Ｐ電源と
して電気二重層コンデンサを用いた場合には、許容最高
電圧が小さいため、複数の電気二重層コンデンサを直列
に接続して使用する。さらに、Ｐ電源２の電圧のばらつ
きによる変化が大きくなることを防止するため、Ｐ電源
２としては複数の電源を直列及び／又は並列に接続する
ことが好ましい。Ｅ電源１の出力側で且つＰ電源２との
間には、Ｅ電源１からの電流量を制限するための電流制
限回路４が設けられている。この電流制限回路４には、
この電流制限回路４と並列に電位差検出手段６を接続
し、この電位差検出手段６により、電流制限回路４の入
力部と出力部との電位差を検出している。また、この電
流制限回路４は、負荷３である駆動モータが回生中で、
この駆動モータからＥ電源１へ供給される電流量を制限
する機能も併せて持っている。
サ、大容量電解コンデンサ、フライホイールバッテリな
ど化学反応を用いないで電気を充電するもののどれか一
つもしくはこれらを複合したものから構成され、駆動モ
ータへの負荷電力の供給及び制動電力の吸収を行う大出
力の充放電が可能な電源装置である。ここで、Ｐ電源と
して電気二重層コンデンサを用いた場合には、許容最高
電圧が小さいため、複数の電気二重層コンデンサを直列
に接続して使用する。さらに、Ｐ電源２の電圧のばらつ
きによる変化が大きくなることを防止するため、Ｐ電源
２としては複数の電源を直列及び／又は並列に接続する
ことが好ましい。Ｅ電源１の出力側で且つＰ電源２との
間には、Ｅ電源１からの電流量を制限するための電流制
限回路４が設けられている。この電流制限回路４には、
この電流制限回路４と並列に電位差検出手段６を接続
し、この電位差検出手段６により、電流制限回路４の入
力部と出力部との電位差を検出している。また、この電
流制限回路４は、負荷３である駆動モータが回生中で、
この駆動モータからＥ電源１へ供給される電流量を制限
する機能も併せて持っている。
【００１６】また、電流制限回路４と並列に開閉スイッ
チ８が設けれられている。この開閉スイッチ８を開操作
することにより、Ｅ電源１から出力される電流は、電流
制限回路４を経て、Ｐ電源２及び／又は負荷３に供給さ
れるか、又は、回生中は、Ｐ電源２及び／又は負荷３か
らの充電電流が電流制限回路４を経て、Ｅ電源１に入力
される。一方、開閉スイッチ８を閉操作することによ
り、Ｅ電源１から出力される電流は、電流制限回路４を
パイパスし、Ｐ電源２及び／又は負荷３に供給される
か、又は、回生中は、Ｐ電源２及び／又は負荷３からの
充電電流が電流制限回路４をバイパスし、Ｅ電源１に入
力される。負荷３の入力側には、負荷３と直列に負荷検
出手段１０が接続され、この負荷検出手段１０により負
荷への入力負荷量を検出している。また、Ｅ電源１に
は、内部抵抗検出手段１２が接続され、Ｅ電源１の内部
抵抗を検出している。さらに、バイパス回路駆動手段１
４が設けられている。このバイパス回路駆動手段１４に
は、電位差検出手段６から電流制限回路４の入力部と出
力部との電位差に関する情報、負荷検出手段１０から入
力負荷量に関する情報及び内部抵抗検出手段１２からＥ
電源の内部抵抗に関する情報がそれぞれ入力される。こ
れらの各情報に基づいて、バイパス回路駆動手段１４
が、上記開閉スイッチ８の開閉操作を行う。
チ８が設けれられている。この開閉スイッチ８を開操作
することにより、Ｅ電源１から出力される電流は、電流
制限回路４を経て、Ｐ電源２及び／又は負荷３に供給さ
れるか、又は、回生中は、Ｐ電源２及び／又は負荷３か
らの充電電流が電流制限回路４を経て、Ｅ電源１に入力
される。一方、開閉スイッチ８を閉操作することによ
り、Ｅ電源１から出力される電流は、電流制限回路４を
パイパスし、Ｐ電源２及び／又は負荷３に供給される
か、又は、回生中は、Ｐ電源２及び／又は負荷３からの
充電電流が電流制限回路４をバイパスし、Ｅ電源１に入
力される。負荷３の入力側には、負荷３と直列に負荷検
出手段１０が接続され、この負荷検出手段１０により負
荷への入力負荷量を検出している。また、Ｅ電源１に
は、内部抵抗検出手段１２が接続され、Ｅ電源１の内部
抵抗を検出している。さらに、バイパス回路駆動手段１
４が設けられている。このバイパス回路駆動手段１４に
は、電位差検出手段６から電流制限回路４の入力部と出
力部との電位差に関する情報、負荷検出手段１０から入
力負荷量に関する情報及び内部抵抗検出手段１２からＥ
電源の内部抵抗に関する情報がそれぞれ入力される。こ
れらの各情報に基づいて、バイパス回路駆動手段１４
が、上記開閉スイッチ８の開閉操作を行う。
【００１７】次に、上記電流制限回路４の具体例を図４
乃至図６により説明する。先ず、図４に示す電流制限回
路は、トランジスタ式電流制限回路である。Ｅ電源１の
電流は、トランジスタＴＲ1 と抵抗Ｒ2 とを介してＰ電
源２及び負荷３に供給される。抵抗Ｒ2 は電流検出用の
抵抗であり、抵抗Ｒ2 による電圧降下ＶR2がトランジス
タＴＲ2 のベースエミッタ動作電圧より小さい場合（抵
抗Ｒ2 を流れる電流が設定電流より小さい場合）にはト
ランジスタＴＲ2 はオフになり、この時、トランジスタ
トランジスタＴＲ1 はオンになっている。次に、抵抗Ｒ
2 を流れる電流が設定電流に達すると、電圧降下ＶR2が
トランジスタＴＲ2 のベースエミッタ動作電圧に等しく
なり、トランジスタＴＲ2 がオンになりトランジスタＴ
Ｒ1 が電流制限領域に入り、コレクタエミッタ間の抵抗
が増大して流れる電流を制限する。すなわち、この図４
に示すトランジスタ式電流制限回路においては、トラン
ジスタＴＲ1 は電流制限用、トランジスタＴＲ2 は制限
値設定用として動作する。
乃至図６により説明する。先ず、図４に示す電流制限回
路は、トランジスタ式電流制限回路である。Ｅ電源１の
電流は、トランジスタＴＲ1 と抵抗Ｒ2 とを介してＰ電
源２及び負荷３に供給される。抵抗Ｒ2 は電流検出用の
抵抗であり、抵抗Ｒ2 による電圧降下ＶR2がトランジス
タＴＲ2 のベースエミッタ動作電圧より小さい場合（抵
抗Ｒ2 を流れる電流が設定電流より小さい場合）にはト
ランジスタＴＲ2 はオフになり、この時、トランジスタ
トランジスタＴＲ1 はオンになっている。次に、抵抗Ｒ
2 を流れる電流が設定電流に達すると、電圧降下ＶR2が
トランジスタＴＲ2 のベースエミッタ動作電圧に等しく
なり、トランジスタＴＲ2 がオンになりトランジスタＴ
Ｒ1 が電流制限領域に入り、コレクタエミッタ間の抵抗
が増大して流れる電流を制限する。すなわち、この図４
に示すトランジスタ式電流制限回路においては、トラン
ジスタＴＲ1 は電流制限用、トランジスタＴＲ2 は制限
値設定用として動作する。
【００１８】次に図５に示す電流制限回路は、デプレシ
ョン形ＦＥＴ式電流制限回路である。この電流制限回路
においては、ＦＥＴを流れる電流が設定電流以下の場合
は、ＦＥＴのゲートには逆バイアス電圧が加えられず、
このため、ＦＥＴには電流が流れて負荷に供給される。
一方、ＦＥＴを流れる電流が設定値を越える場合は、抵
抗Ｒ3 による電圧降下ＶR3によりＦＥＴのゲートに逆バ
イアス電圧が加えられ、これにより、ＦＥＴは電流を制
限する。さらに図６に示す電流制限回路は、チョッパ方
式電流制限回路である。この電流制限回路においては、
パルス変調手段２０がトランジスタＴＲ3 のベースへパ
ルス電流を供給してトランジスタＴＲ3 をオン・オフさ
せる。パルス変調手段２０は、負荷へ供給される電流が
大きくなるとるとトランジスタＴＲ3 のオフの間隔を長
くなるようにパルスのデューティを変化させ、これによ
り、負荷への電流を制限する。なお、ダイオードＤとコ
イルＬは、電流の成形及び平滑回路を形成している。
ョン形ＦＥＴ式電流制限回路である。この電流制限回路
においては、ＦＥＴを流れる電流が設定電流以下の場合
は、ＦＥＴのゲートには逆バイアス電圧が加えられず、
このため、ＦＥＴには電流が流れて負荷に供給される。
一方、ＦＥＴを流れる電流が設定値を越える場合は、抵
抗Ｒ3 による電圧降下ＶR3によりＦＥＴのゲートに逆バ
イアス電圧が加えられ、これにより、ＦＥＴは電流を制
限する。さらに図６に示す電流制限回路は、チョッパ方
式電流制限回路である。この電流制限回路においては、
パルス変調手段２０がトランジスタＴＲ3 のベースへパ
ルス電流を供給してトランジスタＴＲ3 をオン・オフさ
せる。パルス変調手段２０は、負荷へ供給される電流が
大きくなるとるとトランジスタＴＲ3 のオフの間隔を長
くなるようにパルスのデューティを変化させ、これによ
り、負荷への電流を制限する。なお、ダイオードＤとコ
イルＬは、電流の成形及び平滑回路を形成している。
【００１９】次にこのように構成した実施例の動作を説
明する。負荷３が軽負荷時には、Ｅ電源１の電流はＰ電
源２の充電電流と負荷電流となり、負荷３を駆動しなが
らＰ電源２を充電する。次に、Ｅ電源１の端子電圧がＰ
電源２の端子電圧と等しくなる電流をＩP とすると、負
荷電流がＩP に等しいときは負荷電流の全てをＥ電源１
が供給し、Ｐ電源２は充電も放電もしない。そして更に
負荷が大きくなると、Ｅ電源１及びＰ電源２の両方が放
電して負荷電流をまかなう。さらに、電流制限回路４に
より、Ｅ電源１からの出力電流は所定値（設定電流）以
下に制限される。
明する。負荷３が軽負荷時には、Ｅ電源１の電流はＰ電
源２の充電電流と負荷電流となり、負荷３を駆動しなが
らＰ電源２を充電する。次に、Ｅ電源１の端子電圧がＰ
電源２の端子電圧と等しくなる電流をＩP とすると、負
荷電流がＩP に等しいときは負荷電流の全てをＥ電源１
が供給し、Ｐ電源２は充電も放電もしない。そして更に
負荷が大きくなると、Ｅ電源１及びＰ電源２の両方が放
電して負荷電流をまかなう。さらに、電流制限回路４に
より、Ｅ電源１からの出力電流は所定値（設定電流）以
下に制限される。
【００２０】次にバイパス回路駆動手段１４が開閉スイ
ッチ８を開閉操作するが、このときの作動条件は、以下
の通りである。先ず、負荷検出手段１０により検出され
た入力負荷量が所定値以上の高負荷の場合又は入力負荷
量が急増してる場合（例えば、電気自動車の始動時や加
速時）には、開閉スイッチ８は開操作され、Ｅ電源１か
らの電流は、電流制限回路４を経由して負荷３及び／又
はＰ電源に供給される。この結果、高負荷の場合には、
電流制限回路４を経由するため、電流が所定値以上の場
合には制限される。また、入力負荷量が急増してる場合
も電流制限回路４を経由するため、急激に充電電流がＰ
電源２に供給されることがないため、Ｐ電源２を保護す
ることができる。一方、負荷検出手段１０により検出さ
れた入力負荷量が所定値より小さい低負荷で且つ入力負
荷量の変動が小さい定常状態の場合には、開閉スイッチ
８は閉操作され、Ｅ電源１からの電流は、電流制限回路
４をバイパスして、負荷３に供給される。これにより、
電流制限回路４を経由することにより生じていたエネル
ギー損失を有効に防止することができる。
ッチ８を開閉操作するが、このときの作動条件は、以下
の通りである。先ず、負荷検出手段１０により検出され
た入力負荷量が所定値以上の高負荷の場合又は入力負荷
量が急増してる場合（例えば、電気自動車の始動時や加
速時）には、開閉スイッチ８は開操作され、Ｅ電源１か
らの電流は、電流制限回路４を経由して負荷３及び／又
はＰ電源に供給される。この結果、高負荷の場合には、
電流制限回路４を経由するため、電流が所定値以上の場
合には制限される。また、入力負荷量が急増してる場合
も電流制限回路４を経由するため、急激に充電電流がＰ
電源２に供給されることがないため、Ｐ電源２を保護す
ることができる。一方、負荷検出手段１０により検出さ
れた入力負荷量が所定値より小さい低負荷で且つ入力負
荷量の変動が小さい定常状態の場合には、開閉スイッチ
８は閉操作され、Ｅ電源１からの電流は、電流制限回路
４をバイパスして、負荷３に供給される。これにより、
電流制限回路４を経由することにより生じていたエネル
ギー損失を有効に防止することができる。
【００２１】次に、電気負荷及びその変動を電流制限回
路４の入力部と出力部との電位差を検出することにより
検出することができる。そのため、電位差検出手段６に
より検出された電流制限回路４の電位差が所定値以上の
場合（高負荷の場合）又は電位差が急増してる場合に
は、上記と同様にして、開閉スイッチ８を開操作する。
一方、電流制限回路４の電位差が所定値より小さい場合
（低負荷の場合）且つ電位差の変動が小さい定常状態の
場合には、上記と同様にして、開閉スイッチ８を閉操作
する。また、車両の減速時には負荷３である駆動モータ
が回生状態となる。このときには、開閉スイッチ８を開
操作して、負荷３からＥ電源１に供給される電流が電流
制限回路４を経由するようにする。突入電流及び電気脈
動に構造的に弱いＥ電源１（燃料電池）を保護すること
ができる。さらに、内部抵抗検出手段１２により、Ｅ電
源１の内部抵抗の増大を検出した場合には、開閉スイッ
チ８を開操作して、Ｅ電源から負荷３に供給される電流
を電流制限回路４により制限する。これにより、Ｅ電源
での電圧降下が小さくなり、それにより負荷変動を抑制
することができる。
路４の入力部と出力部との電位差を検出することにより
検出することができる。そのため、電位差検出手段６に
より検出された電流制限回路４の電位差が所定値以上の
場合（高負荷の場合）又は電位差が急増してる場合に
は、上記と同様にして、開閉スイッチ８を開操作する。
一方、電流制限回路４の電位差が所定値より小さい場合
（低負荷の場合）且つ電位差の変動が小さい定常状態の
場合には、上記と同様にして、開閉スイッチ８を閉操作
する。また、車両の減速時には負荷３である駆動モータ
が回生状態となる。このときには、開閉スイッチ８を開
操作して、負荷３からＥ電源１に供給される電流が電流
制限回路４を経由するようにする。突入電流及び電気脈
動に構造的に弱いＥ電源１（燃料電池）を保護すること
ができる。さらに、内部抵抗検出手段１２により、Ｅ電
源１の内部抵抗の増大を検出した場合には、開閉スイッ
チ８を開操作して、Ｅ電源から負荷３に供給される電流
を電流制限回路４により制限する。これにより、Ｅ電源
での電圧降下が小さくなり、それにより負荷変動を抑制
することができる。
【００２２】次に図７を参照して本発明の他の実施例に
ついて説明する。図３に示す本発明の実施例と同一部分
には同一符号を付し、その説明は省略する。この実施例
においては、電気負荷を、電流制限回路４の電位差を検
出する代わりに、Ｅ電源１とＰ電源２の電位差を検出す
るようにしたものである。即ち、Ｅ電源１の電圧を電圧
検出手段１６により検出し、Ｐ電源２の電圧を電圧検出
手段１８により検出し、これらのＥ電源１の電圧とＰ電
源２の電圧に関する情報を、バイパス回路駆動手段１４
に入力するようにしている。このＥ電源１とＰ電源２の
電圧差に基づいて、上記の実施例と同様にして、開閉ス
イッチ８が開閉操作される。上記実施例は、本発明を電
気自動車に適用した実施例であるが、本発明にこれに限
らす、負荷変動が大きく、且つ長時間連続して運転して
放電する必要な電源であるビルの自家発電設備用の電源
や電車等に適用可能である。
ついて説明する。図３に示す本発明の実施例と同一部分
には同一符号を付し、その説明は省略する。この実施例
においては、電気負荷を、電流制限回路４の電位差を検
出する代わりに、Ｅ電源１とＰ電源２の電位差を検出す
るようにしたものである。即ち、Ｅ電源１の電圧を電圧
検出手段１６により検出し、Ｐ電源２の電圧を電圧検出
手段１８により検出し、これらのＥ電源１の電圧とＰ電
源２の電圧に関する情報を、バイパス回路駆動手段１４
に入力するようにしている。このＥ電源１とＰ電源２の
電圧差に基づいて、上記の実施例と同様にして、開閉ス
イッチ８が開閉操作される。上記実施例は、本発明を電
気自動車に適用した実施例であるが、本発明にこれに限
らす、負荷変動が大きく、且つ長時間連続して運転して
放電する必要な電源であるビルの自家発電設備用の電源
や電車等に適用可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１の電源と第２の電源との組み合わせて負荷に電力を供
給するを有すると共に第１の電源の出力電流を制限する
電流制限回路を有するハイブリッド電源制御装置におい
て、電流制限回路によるエネルギー損失を小さくするこ
とができる。また、負荷変動時においても各電源に悪影
響を与えることがない。
１の電源と第２の電源との組み合わせて負荷に電力を供
給するを有すると共に第１の電源の出力電流を制限する
電流制限回路を有するハイブリッド電源制御装置におい
て、電流制限回路によるエネルギー損失を小さくするこ
とができる。また、負荷変動時においても各電源に悪影
響を与えることがない。
【図１】 エネルギー電源とパワー電源の電流電圧特性
を示す線図
を示す線図
【図２】 従来のハイブリッド電源を示す回路図
【図３】 本発明のハイブリッド電源制御装置の一実施
例を示す全体回路図
例を示す全体回路図
【図４】 トランジスタ式電流制限回路を示す回路図
【図５】 デプレション形ＦＥＴ式電流制限回路を示す
回路図
回路図
【図６】 チョッパ方式電流制限回路を示す回路図
【図７】 本発明のハイブリッド電源制御装置の他の実
施例を示す全体回路図
施例を示す全体回路図
１ エネルギー電源（Ｅ電源）
２ パワー電源（Ｐ電源）
３ 負荷
４ 電流制限回路
６ 電位差検出手段
８ 開閉スイッチ
１０ 負荷検出手段
１２ 内部抵抗検出手段
１４ バイパス回路駆動手段
１６ 電圧検出手段
１８ 電圧検出手段
２０ パルス変調手段
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−292305（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−311601（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−340328（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−217（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−351159（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−29528（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−78465（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−153228（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−223441（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−75251（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−99740（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−130805（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 1/00
B60L 11/18
H02J 7/00
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料電池とこの燃料電池よりも短い時間
で出力可能な電気二重層コンデンサとを組み合わせて負
荷である駆動モータに電力を供給すると共に、上記燃料
電池の出力電流を制限し且つ負荷から燃料電池に流れる
電流を制限する電流制限回路を有するハイブリッド電源
制御装置であって、 上記電流制限回路をバイパスするバイパス回路と、 上記電流制限回路とバイパス回路とを切り換える切換手
段と、 負荷の状態を検出する負荷状態検出手段と、 負荷が定常状態で且つ低負荷の場合には上記バイパス回
路に切り換えると共に負荷が変化状態の場合又は高負荷
の場合には上記電流制限回路に切り換える切換制御手段
と、を有し、上記負荷状態検出手段は、上記駆動モータの回生動作時
を負荷が変化状態の場合として検出し、この回生動作時
に、上記切換制御手段が上記電流制限回路に切り換える
こと を特徴とするハイブリッド電源制御装置。 - 【請求項２】 燃料電池とこの燃料電池よりも短い時間
で出力可能な電気二重層コンデンサとを組み合わせて駆
動モータに電力を供給すると共に、上記燃料電池の出力
電流を制限し且つ駆動モータから燃料電池に流れる電流
を制限する電流制限回路を有するハイブリッド電源制御
装置であって、 上記電流制限回路をバイパスするバイパス回路と、 上記電流制限回路とバイパス回路とを切り換える切換手
段と、上記駆動モータが回生状態であることを検出する検出手
段と 、上記駆動モータが回生状態の場合には 上記電流制限回路
に切り換える切換制御手段と、を有することを特徴とす
るハイブリッド電源制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01534795A JP3454954B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | ハイブリッド電源制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01534795A JP3454954B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | ハイブリッド電源制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08214453A JPH08214453A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3454954B2 true JP3454954B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=11886272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01534795A Expired - Fee Related JP3454954B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | ハイブリッド電源制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454954B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4545285B2 (ja) | 2000-06-12 | 2010-09-15 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池車両の起動制御装置 |
| JP4367251B2 (ja) | 2004-06-15 | 2009-11-18 | ソニー株式会社 | 電源装置及び電子機器 |
| US20060147770A1 (en) * | 2005-01-04 | 2006-07-06 | Bernd Krause | Reduction of voltage loss caused by voltage cycling by use of a rechargeable electric storage device |
| JP2006286321A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Ricoh Co Ltd | 燃料電池システムならびにそのような燃料電池システムを備える電子機器および画像形成装置 |
| WO2008029862A1 (fr) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Système de pile à combustible et corps mobile |
| JP5441310B2 (ja) * | 2007-02-07 | 2014-03-12 | ソニー株式会社 | 電源システム |
| KR101013210B1 (ko) * | 2008-07-24 | 2011-02-10 | (주)기술과가치 | 부하 구동 장치 |
| KR101033141B1 (ko) * | 2008-08-19 | 2011-05-11 | (주)비엘씨테크 | 다수 부하에 대한 개별 전류 조절 방법 및 장치 |
| JP2011101517A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
| US8129951B2 (en) * | 2010-07-16 | 2012-03-06 | Delphi Technologies, Inc. | Power charging assembly and method that includes a low voltage electrical device operable with pulse width modulation (PWM) control |
| JP2020137305A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電力システム |
-
1995
- 1995-02-01 JP JP01534795A patent/JP3454954B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08214453A (ja) | 1996-08-20 |
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