JP3541238B2 - Power supply for motor drive - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor-driving power supply, particularly a power supply suitable for driving the power motor of an electric vehicle, an electric scooter, an electric bicycle, etc. SOLUTION: The output terminal of a first power converter 28 is linked to a motor 18, while the input terminal of the first power converter 28 is connected to batteries 26 and the series circuit of a capacitor 24 via a switching circuit 72. The switching circuit 72 links both ends of the batteries 26 or of the series circuit selectively to the first power converter 28. The input terminal of a second power converter 32 is linked to a motor 18 and its output terminal is linked in such a way as to be able to charge the capacitor. A control circuit 73 controls the first power converter 28, second power converter 32 and switching circuit 72 in accordance with the state of acceleration, etc. This control circuit 73 controls the on/off of the switching circuit 72 in compliance with power required by the motor 18 to adjust power to be supplied from the capacitor 24 to the motor 18.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動用電源装置、特に、電気自動車、電気スクータ、電気自転車等の動力用モータを駆動するのに適した電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気自動車、電気スクータ、電気自転車用の動力用モータを駆動する電源装置としては、電池及びコンデンサを並列接続し、この並列回路からの出力を電力変換器を介してモータに供給するハイブリッド電源装置が従来から多数提案されている。この場合、モータの負荷変動に応じて、コンデンサは、短時間ながら大電力をモータに供給する機能を果たし、電池は、小電力ながら長時間にわたって平均電力をモータへ供給する機能を果たす。これは、電池のピーク負荷を減らし、電池の寿命を延長すると共に、実質的に電力容量を拡大するためである。
【0003】
かかる従来のモータ駆動用電源装置の一例を図8に示す。高電圧を発生するために直列接続された複数個の電池のグループ10と、直列接続された複数個のコンデンサのグループ12とは、マイナス(−)側が共通電位となり、プラス(+)側が電流制御回路14を介して並列接続されている。なお、電流制御回路14は、電池グループ10から過電流が流れるのを防止するためのものであり、電池グループ10及びコンデンサ・グループ12の並列回路からの電圧は、モータ駆動回路である電力変換器16を介して直流モータ18の両端に供給される。電力変換器16は、チョッパ又はインバータであり、図示しない制御回路によりその動作が制御される。
【0004】
電力変換器16にチョッパを用いる場合の一例を図9に示す。入出力端子40及び42は、電力変換器16の左側の2つの端子に対応し、入出力端子54及び56は、電力変換器16の右側の2つの端子に対応する。端子40及び42間には、パワー・トランジスタ、絶縁ゲート・トランジスタ(IGBT)、電界効果トランジスタ(FET)などのトランジスタ44及び46のドレイン・ソース(又はコレクタ・エミッタ)が図示のように直列接続され、これらトランジスタのゲート(又はベース)が制御回路からの制御パルス信号を受ける。トランジスタ44及び46のコレクタ及びエミッタ間(又は、ドレイン及びソース間)には、ダイオード48及び50が逆極性に夫々接続され、これらダイオード48及び50の共通接続点がチョーク・コイル52を介して端子54に接続される。また、端子40及び42間には、スイッチング素子であるトランジスタの動作によって生じる電源の電圧変動を安定化させるために、電解コンデンサ41を接続する。
【0005】
モータ18を回転駆動させる力行時には、電力変換器16内のトランジスタ46が常時非導通となり、トランジスタ44が制御回路からの制御パルス信号に応じて導通及び非導通を繰り返す。よって、電力変換器16は、電池グループ10及びコンデンサ・グループ12の並列回路からの電圧を制御パルス信号の導通及び非導通の時間比、即ち、衝撃係数に応じて降圧して、モータ18に供給する。また、モータ18への駆動電圧の供給を停止させる回生時には、モータ18が発電機として機能する。この間、制御回路により、電力変換器16内のトランジスタ44が常時非導通に制御され、トランジスタ46が制御回路からの制御パルス信号に応じて導通及び非導通を繰り返す。よって、電力変換器16は、モータ18が発電した電圧(回生電圧)を昇圧してコンデンサ・グループ12を充電(蓄電)する。コンデンサ・グループ12に充電したエネルギーをモータの力行時に再利用して、電源装置全体の効率を改善している。また、力行時には、制御パルス信号の衝撃係数に応じて電力変換器16の降圧の程度を制御することにより、モータの回転速度や、トルク等を制御できる。
【0006】
従来のモータ駆動用電源装置の他の例を図10に示す。図8の従来技術との相違点は、電池グループ10及びコンデンサ・グループ12のプラス側を半導体スイッチ20により、交互に高速で選択し、選択された電圧を電力変換器16に供給する点である。なお、半導体スイッチ20には、パワー・トランジスタ、絶縁ゲート・トランジスタ(IGBT)、電界効果トランジスタ(FET)などを利用でき、スイッチ制御回路22で、スイッチ20の高速切換を制御する。この従来技術も図8の場合と同様に、モータ18の力行時には、電力変換器16がスイッチ20の出力電圧を降圧してモータ18に供給する。また、モータ18の回生時には、モータ18の発電電圧を電力変換器16が昇圧し、スイッチ20を介してコンデンサ・グループ12を充電する。この充電したエネルギー(蓄電エネルギー)は、図8の従来技術と同様に、モータの力行時に再利用される。
【0007】
ところで、モータを駆動するための電力をコンデンサから得るには、コンデンサは、大容量でなければならない。しかし、大容量のコンデンサであっても、コンデンサの充電エネルギーは電池に比べると1桁以上小さいため、コンデンサに蓄積されたエネルギーを有効利用する必要がある。コンデンサの蓄電エネルギーを総て使用するということは、コンデンサの電圧がゼロになるまで使うということである。しかし、図8及び図10に示した従来技術は、コンデンサ12の電圧も用いて電力変換器16によりモータ18を駆動しているが、この駆動にはある程度以上の電圧が必要である。よって、コンデンサ12の電圧がゼロになる前に、電力変換器16及びモータ18が動作しなくなるので、コンデンサ12の蓄電エネルギーを使いきることができない。これは、コンデンサ12の端子に昇圧回路を設けても、結局は同じであり、コンデンサ12の蓄電エネルギーを使いきることができない。
【0008】
また、大容量コンデンサの主流は、電気二重層コンデンサであるが、このコンデンサは、電解液の電気分解を防止するために、1セル当たりの電圧を1〜5ボルト程度にしかできない。よって、モータを駆動するためには、モータが必要とする電圧まで高くしなければならないので、複数個の電気二重層コンデンサを直列接続しなければならない。しかし、各コンデンサでの電圧のバランスの問題が生じる。この問題は、直列接続した総てのコンデンサを充電した後に、コンデンサが内部抵抗により自己放電するが、この自己放電のバラツキが非常に大きいことに起因する。このため、時間経過に伴って、あるコンデンサでは、その電圧がゼロ・ボルトになってしまう。この状態では、放電すると、ゼロ・ボルトのコンデンサが下限を守れなくなり、また、充電すると、別のコンデンサが上限を守れなくなるので、充電及び放電ができなくなってしまう。
【0009】
そこで、上述のコンデンサの蓄電エネルギーを使いきれないという問題と、複数のコンデンサを直列接続した場合の問題を解決するために、図11に示すモータ駆動用電源装置が提案されている。この電源装置では、モータ18の力行時に、第1電力変換器28が、電池26及びコンデンサ24の直列回路の電圧を降圧して、モータ18に駆動電圧を供給する。また、モータ18の回生時には、第2電力変換器32が、モータ18からの発電電圧を受けて降圧し、コンデンサ24に充電電圧を供給する。なお、電力変換器28及び32の降圧動作は、制御回路34からの制御パルス信号により制御する。また、コンデンサ24の両端には、極性反転防止用ダイオード36が接続されている。モータ18の力行時にコンデンサ24の放電が進むと充電電圧が低下し、ついには蓄電量がゼロになると極性が反転してしまうが、このダイオード36は、コンデンサ24の極性が反転しようとすると導通して、この極性反転を防止する。しかし、コンデンサ24の極性が反転しない期間中は、ダイオード36は非導通なので、電源装置の動作に影響しない。
【0010】
この図11に示すモータ駆動用電源装置によれば、コンデンサ24及び電池グループ26を直列接続しているので、コンデンサ24の蓄電電圧が低下しても、直列回路全体の電圧は電力変換器28及びモータ18を駆動するのに十分な程高く、モータ18の力行時にコンデンサ24の蓄電エネルギーを完全にゼロになるまで使用できる。また、コンデンサ24の電圧が電池グループ26の電圧のように高い必要がなく、低くてもよいので、多数のコンデンサを直列接続する必要がない。よって、コンデンサの電圧のバランスの問題が小さくなり、大容量のコンデンサを低電圧仕様のまま使える。よって、コンデンサ24として、安価な電気二重層コンデンサを使用できる。
【0011】
なお、第1電力変換器28及び第2電力変換器32は、図8及び図10の電力変換器16と異なり、一方向の降圧による電力変換を行う。これら第1及び第2電力変換器の夫々が、チョッパ回路及びDC/DCコンバータの一方であるか、又は第1電力変換器がインバータで、第2電力変換器がAC/DCインバータである。一例として、チョッパの場合を図12に示す。この図12において、入力端58及び出力端68の間に、上述のトランジスタ44又は46と同様なトランジスタ62と、チョーク・コイル66の直列回路を接続し、これらトランジスタ62及びコイル66の共通接続点と、入力端60及び出力端70との間にダイオード64を接続する。トランジスタ62のゲート(又はベース)を制御回路34からの制御パルス信号により制御して、このトランジスタ62を交互に導通及び非導通として、制御パルス信号の衝撃係数に応じて、入力端58及び60間の電圧を降圧して、出力端68及び70間に出力する。なお、端子58及び59間には、スイッチング素子であるトランジスタの動作によって生じる電源の電圧変動を安定化させるために、電解コンデンサ59を接続する。
【0012】
【本発明が解決しようとする課題】
ところで、図11に示す従来のモータ駆動用電源装置では、コンデンサ24の電圧がゼロでない限り、モータ18の力行中、即ち、コンデンサ24の放電期間中に、コンデンサ24には常に電流が流れる。電池26及びコンデンサ24の力行電力の配分は、これら電池26及びコンデンサ24に流れる電流が等しいので、夫々の電圧比となり、この配分比を任意に変更できない。そのため、モータ18の要求電力の総てを電池24でまかなえる程度に、この要求電力が少ない場合であっても、コンデンサ24に充電された電力を無駄に消費していた。
【0013】
この状態を図13を参照して更に説明する。図11の電源回路の場合、電池26及びコンデンサ24の間で、電気自動車などの加速(時点0から時点t1まで)、速度維持(時点t1から時点t2まで)、減速(時点t2から時点t3まで)に対して、電力の分担が図13に示すように行われる。なお、領域B(点の領域)は、電池26が分担した電力を示し、領域C1(正の部分の縦線領域)は、コンデンサ24が放電により分担した電力を示し、領域C2(負の部分の縦線領域)は、コンデンサ24がモータの回生電力で充電される領域を示す。この電力の分担は、上述のように、これら電池26及びコンデンサ24に流れる電流が等しいので、任意に変更できない。
【0014】
コンデンサ24のエネルギーの蓄積容量が大きければ問題はないが、コンデンサ24のエネルギー密度は、電池26の場合よりも1桁少ないので、不必要なときに、コンデンサ24の蓄積エネルギーを無駄に消費してしまうと、いざ大電力が必要なときに、コンデンサ24の残存エネルギーが少ないという問題が生じる。すなわち、モータ18の要求電力が大きいときに、コンデンサ24からの放電電力を多くし、要求電力が小さいときに、コンデンサ24からの放電電力を小さくする方が、コンデンサ24に受電された電力を効率よく使用でき、望ましい。
【0015】
したがって、本発明の目的は、モータの力行時にコンデンサの蓄電エネルギーを完全にゼロになるまで使用できると共に、電池及びコンデンサの電力負担の割合を任意に制御して、コンデンサの蓄電エネルギーをより一層効率的に使用できるモータ駆動用電源装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係るモータ駆動用電源装置は、図1及び図3に示すように、
電池26及びコンデンサ24の直列回路と
出力端がモータ18に結合された第1電力変換器28と
この第1電力変換器28の入力端を電池26の両端又は上記直列回路の両端に選択的に結合させるスイッチ回路72又は75と
入力端がモータ18に結合され、出力端がコンデンサ24を充電可能に結合された第2電力変換器32と
第1電力変換器28、第2電力変換器32及びスイッチ回路72又は75を制御する制御回路73とを具えている。
この制御回路73は、モータ18の力行時に、モータ18必要とする電力に応じて上記スイッチ回路72又は75の導通及び非導通を制御モータ18が要求する電力に対してコンデンサ24から得る電力と電池26の電力との割合を調整する。
【0017】
求項2に記載した発明に係るモータ駆動用電源装置は、図4に示すように、
電池26及びコンデンサ24の直列回路と
第1入出力端の一方が第1スイッチ回路77を介して電池26のコンデンサと反対側の端部(プラス端)に結合され、第2入出力端がモータ18に結合された第1電力変換器16と
この第1電力変換器16の第1入出力端の他方を電池26の他端(マイナス端)又はコンデンサ24の電池と反対側の端部(マイナス端)に選択的に結合させる第2スイッチ回路72と
入力端が第1電力変換器16の第1入出力端に結合され、出力端がコンデンサ24を充電可能に結合された第2電力変換器32と
第1スイッチ回路77、第2スイッチ回路72、第1電力変換器16及び第2電力変換器32を制御する制御回路73とを具えている。
制御回路73は、モータ18の力行時に、第1スイッチ回路77を閉じ、モータ18必要とする電力に応じて第2スイッチ回路72の導通及び非導通を制御モータ18が要求する電力に対してコンデンサ24から得る電力と電池26の電力との割合を調整する。
【0018】
求項3に記載した発明に係るモータ駆動用電源装置は、図5に示すように、
電池26及びコンデンサ24の直列回路と
第1入出力端が直列回路の両端にスイッチ回路77を介して結合され、第2入出力端がモータ18に結合された第1電力変換器16と
入力端が第1電力変換器16の第1入出力端に結合され、出力端がコンデンサ24を充電可能に結合され、入力端及び出力端の間が絶縁された第2電力変換器320と
スイッチ回路77、第1電力変換器16及び第2電力変換器320を制御する制御回路73とを具えている。
制御回路73は、モータ18の力行時に、スイッチ回路77を閉じ、モータ18必要とする電力に応じて第2電力変換器320を制御モータ18が要求する電力に対してコンデンサ24から得る電力と電池26の電力との割合を調整する。
【0019】
求項4に記載した発明に係るモータ駆動用電源装置は、図7に示すように、
電池26及びコンデンサ24の直列回路と
入力端が直列回路の両端に結合され、出力端がモータ18に結合された第1電力変換器28
入力端がモータ18に結合され、出力端がコンデンサ24を充電可能に結合されたDC/DCコンバータから成る第2電力変換器320と
第1電力変換器28及び第2電力変換器320を制御する制御回路73とを具えている。
制御回路73は、モータ18の力行時に、モータ18必要とする電力に応じて第2電力変換器320を制御モータ18が要求する電力に対してコンデンサ24から得る電力と電池26の電力との割合を調整する。
【0020】
【発明の実施の形態及び実施例】
図1は、本発明のモータ駆動用電源装置の好適な第1実施例のブロック図であり、図11の電源装置と類似している部分がある。例えば、一般的な大容量コンデンサである1個の雷気二重層コンデンサ24と、例えば、蓄電池である複数の電池26を直列接続し、直列回路とする。この直列回路の電池グループ26のコンデンサ24の反対端(プラス端)は、単方向性第1電力変換器28の左側の入力端の一方(上側)に結合し、コンデンサ24のマイナス端は、スイッチ回路72を介して、第1電力変換器28の左側の入力端の他方(下側)に結合する。スイッチ回路72のスイッチ素子は、例えば、リレー、コンタクター、パワー・トランジスタ、絶縁ゲート・トランジスタ(IGBT)、電界効果トランジスタ(FET)である。また、このスイッチ回路72の開閉は、制御回路73からの制御信号により制御する。コンデンサ24及び電池グループ26の共通接続点と、第1電力変換器28及びスイッチ回路72の共通接続点とを単方向性第2電力変換器32の左側の出力端に結合する。また、コンデンサ24及びスイッチ回路72の直列回路の両端には、極性反転防止用のバイパス・ダイオード36を結合する。第1電力変換器28の右側の出力端及び第2電力変換器32の右側の入力端にモータ30を結合する。制御回路73は、電力変換器28及び32の動作も制御する。
【0021】
第1電力変換器28は、モータ18の力行時に、コンデンサ24及び電池グループ26の直列回路からの電圧、又は電池26のみからの電圧を降圧してモータ18に供給する単方向性のチョッパ又はインバータである。第2電力変換器32は、モータ18の回生時に、モータ18の発電電圧を降圧して、コンデンサ24に供給する単方向性のチョッパまたはAC/DCコンバータである。これら第1及び第2電力変換器がチョッパの場合、図12に示す回路を利用できる。この場合、端子58及び60が入力端であり、端子68及び70が出力端である。また、トランジスタ62のゲート(又はエミッタ)は、制御回路73からの制御信号を受ける。
【0022】
第1電力変換器28、第2電力変換器32及び制御回路73の動作電力は、電池26、又は電池26及びコンデンサ24の直列回路から直接得てもよいし、電池26又は直列回路の出力をDC/DCコンバータを介して得ても良い。また、電池26とは別の補助電源を設けて、そこから得てもよい。さらに、第1電力変換器28の力行電力から得たり、第2電力変換器32の回生電力から得てもよい。
【0023】
本発明のモータ駆動用電源装置が電気自動車に使用されている場合、制御回路73は、アクセル74、ブレーキ76及びクラッチ78の状態に応じて、電力変換器28及び32に導通/非導通の制御信号を供給すると共に、スイッチ回路72に開閉制御信号を供給する回路であり、例えば、マイクロプロセッサ・システムにより構成できる。すなわち、制御回路73は、クラッチ78が結合している状態で、回生状態及び力行状態のいずれかであると判断する。この状態で、アクセル74がオンで且つブレーキ76がオフであると、力行状態であると判断し、その他の場合、即ち、アクセル74及びブレーキ76が共にオフである場合か、アクセル74に関係なくブレーキ76がオンである場合は、回生状態であると判断する。制御回路73は、この判断に応じて、適切な制御信号を発生する。
【0024】
次に、モータ18の消費する電力の分担状態を示す図2を参照して、図1の第1実施例の動作を更に説明する。なお、図2は、図13と同様に、領域Bが電池グループ26の分担する電力領域を示し、領域C1がコンデンサ24の分担する領域を示し、領域C2がコンデンサ24への回生電圧による充電を示す。モータ18が力行状態であると制御回路73が判断すると、この制御回路73は、第2電力変換器32内のトランジスタ62を非導通に維持して、この第2電力変換器32の動作を停止させる。よって、第2電力変換器32は、接続されていないのと同様になる。制御回路73は、モータ18の力行状態において、モータに供給される電圧及び電流を検出する(検出回路は図示しない)と共に、アクセル74の状態を検出して、モータ18がどの程度の電力を要求するかを判断する。
【0025】
図2に示す時点0から時点t1までのように、モータ18の要求電力が小さい場合、総ての電力を電池グループ26のみでまかなうことができるので、制御回路73は、スイッチ回路72を開く(非導通にする)。よって、電池グループ26のみがダイオード36を介して電力を第1電力変換器28に供給する。第1電力変換器28は、この電圧を降圧して、モータ18に供給する。
【0026】
アクセル74の設定との関係で、コンデンサ24からも電力を供給しなければならないレベル(設定値)、即ち、電池のみの電力分担ではまかなえきれないレベルに達したと、制御回路73が時点t1で判断すると、この制御回路73がスイッチ回路72を閉じる(導通にする)。よって、コンデンサ24に充電された電気エネルギーによりある電圧と、電池グループ26の電圧とが加算されて、この加算された電圧が第1電力変換器28により降圧されて、直流モータ18に供給される。よって、コンデンサ24及び電池グループ26からの電流が、第1電力変換器16、モータ18及びスイッチ回路72を介してコンデンサ24に戻り、閉回路が形成され、モータ18が回転する。
【0027】
また、アクセル74の設定との関係で、時点t2において、モータ18の要求電力が設定値未満になると、制御回路73は、スイッチ回路72を再び非導通にする。よって、コンデンサ24が切り離されて、電池グループ26のみが第1電力変換器28により降圧されてモータ18に電力を供給する。この状態が時点t3まで続く。時点0から時点t3までは、モータ18の力行期間中であるので、制御回路73は、アクセル74の状態及びモータ18に供給される電力との関係から、第1電力変換器28に供給する制御パルス信号の衝撃係数を制御して、運転者が希望するように、モータ18の回転状態を制御する。また、制御回路73は、電源の電圧が変動してもモータの動作が変わらないように、電力変換器28に供給する制御パルス信号を制御する機能を持つ。
【0028】
スイッチ回路72が導通している期間中、コンデンサ24及び電池グループ26は直列接続なので、コンデンサ24の電圧が順次低下していっても、電池グループ26の上端の電圧は、常に少なくとも電池の電圧だけは十分にあるので、コンデンサ24の電圧がゼロになるまで、このコンデンサ24の電気エネルギーを利用できる。ところで、時点t1及びt2間におけるモータ18の力行時には、大容量コンデンサ24の放電が進むにつれて、充電電圧が低下し、蓄電量がゼロになると、極性が反転してしまう。ダイオード36は、コンデンサ24の極性が反転しようとすると導通して、この極性反転を防止する。コンデンサ24の極性が反転しない期間中は、ダイオード36は非導通であり、また、スイッチ回路72が非導通の期間中は、ダイオード36が導通しているので、図1の装置の動作に影響しない。
【0029】
時点t3において、モータ18が回生状態であると制御回路73が判断すると、この制御回路73は、スイッチ回路72を導通状態にし、第1電力変換器28内のトランジスタ62を非導通にしてその動作を停止させる。また、制御回路73は、第2電力変換器32内のトランジスタ62を適切な衝撃係数で繰り返し導通及び非導通にして、第2電力変換器32を動作させる。よって、コンデンサ24及び電池グループ26からの電圧が第1電力変換器28を通過せず、モータ18に駆動電圧が供給されない。よって、モータ18は、発電機として機能し、発電電圧、即ち、回生電圧を発生する。この回生電圧は、第2電力変換器32を介してコンデンサ24に供給され、このコンデンサ24を充電する。この充電電圧が、モータの力行時に再利用される。
【0030】
図3は、本発明の好適な第2実施例のブロック図である。この第2実施例は、図1に示す第1実施例と類似しているので、異なる点のみを以下に説明する。図1の実施例では、スイッチ回路72は、コンデンサ24のマイナス端と第1電力変換器28の共通電位端(左側下の端子)との間に接続された単極単投スイッチであるが、図3の実施例では、スイッチ回路72の代わりに双極単投スイッチ回路75を用い、固定端子をコンデンサ24の夫々の端部に接続し、可動端子を第1電力変換器28の共通電位端に接続している。モータ18の力行期間中に、モータ18の必要電力が小さい場合には、制御回路73の制御により、スイッチ回路75が電池グループ26のマイナス端を選択して、コンデンサ24を切り離す。また、モータ18の必要電力が大きい場合には、制御回路73の制御により、スイッチ回路75がコンデンサ24のマイナス端を選択して、第1電力変換器28がコンデンサ24及び電池グループ26の直列回路から電力を受けるようにする。力行期間中のその他の動作は、図1の実施例と同じである。また、回生期間中は、制御回路73が第1電力変換器28の動作を停止させるので、スイッチ回路75の選択はいずれでもよい。
【0031】
図4は、本発明の好適な第3実施例のブロック図である。この第3実施例では、コンデンサ24及び電池グループ26を直列接続する。この直列回路の電池グループ26のプラス端は、第1半導体スイッチ回路77を介して、双方向性第1電力変換器16の左側の入出力端の一方(上側)に結合し、コンデンサ24のマイナス端は、第2スイッチ回路72を介して、第1電力変換器16の左側の入出力端の他方(下側)及び単方向性第2電力変換器32の左側の出力端の下側、即ち、基準電位源に結合する。第2電力変換器32の右側の入力端は、第1電力変換器16の左側の入出力端に結合され、第2電力変換器32の左側の出力端は、第2スイッチ回路72を介してコンデンサ24を充電可能に接続される。第1電力変換器16の左側の入出力端がモータ18に結合される。コンデンサ24及び第2スイッチ回路72の直列回路の両端には、極性反転防止用のバイパス・ダイオード36を結合する。図1の場合と同様の制御回路73が、第1スイッチ回路77、第2スイッチ回路72、第1電力変換器16及び第2電力変換器32を制御する。なお、第1電力変換器16及びモータ18の接続間に他の回路、例えば、第2電力変換器32が接続されていないので、第1電力変換器16及びモータ18の予め設定された最適な組み合わせを、マッチングを崩すことなく、そのまま利用できる点に留意されたい。また、第1電力変換器16には図9に示すチョッパを使用でき、第2電力変換器32には、図12に示すチョッパを使用できる。
【0032】
モータ18の力行時には、制御回路73は、スイッチ回路77を導通状態に維持し、第2電力変換器32の動作を停止させ、第1電力変換器16に適切な衝撃係数の制御パルス信号を供給して、第1電力変換器16が左側からの入力電圧を降圧して、モータ18に供給できるようにする。この力行時において、モータ18の要求電力が設定値よりも低い場合、電池グループ26からの電力のみで充分なので、制御回路73はスイッチ回路72を非導通にする。よって、電池グループ26からの電流は、第1スイッチ回路77を介して第1電力変換器16に加わり、この第1電力変換器16からの戻り電流は、ダイオード36を介して電池グループ26に戻る。モータ18の要求電力が設定値よりも高くなると、電池グループ26及びコンデンサ24の両方からの電力を第1電力変換器16が受けるために、制御回路73はスイッチ回路72を導通にする。よって、電池グループ26及びコンデンサ24の直列回路からの電流は、第1スイッチ回路77を介して第1電力変換器16に加わり、この第1電力変換器16からの戻り電流は、第2スイッチ回路72を介してコンデンサ24に戻る。なお、ダイオード36の動作は、第1及び第2実施例と同じである。
【0033】
モータ18の回生時には、制御回路73は、第1スイッチ回路77を非導通にし、第2スイッチ回路72を導通させ、第2電力変換器32を適切に動作させる。なお、第1電力変換器16は、スイッチ回路77の非導通により、電池グループ26からの電力を受けないので、モータ18に電力を供給できない。よって、第2電力変換器32は、モータ18の回生電力を第1電力変換器16を介して受け、適切に降圧して、コンデンサ24を充電する。
【0034】
なお、電力変換器16が、チョッパ又はインバータの何れの場合にも、これらチョッパ又はインバータ用の電源電圧がモータ18の起電力よりも高いと、スイッチング素子(トランジスタ)の導通及び非導通の時間比(衝撃係数)を調整することによって、昇圧での回生電力制御が可能である。しかし、モータ18の起電力よりも電源電圧が低いときには、チョッパ又はインバータが単なる整流器として作用するだけで、回生電力の制御が不能となるが、第2電力変換器32が回生電力を制御してコンデンサ24を充電できるので問題ない。よって、モータ18が発電した電力を、第1電力変換器16で整流(制御不能状態にある)した後、第2電力変換器32で降圧(制御可能状態にある)してもよいし、第1電力変換器16で昇圧(制御可能状態にある)した後、第2電力変換器32で降圧(制御可能状態にある)してもよい。また、この実施例では、第2電力変換器32の入出力端間を絶縁することにより、モータ18が停止期間中でも、スイッチ回路77及び72を導通させ、第2電力変換器32を動作させることにより、電池グループ26からコンデンサ24に充電を行うことができる。
【0035】
図5は、本発明の好適な第4実施例のブロック図である。この実施例は、図4の実施例の第2スイッチ回路72がない場合に類似しているが、第2電力変換器320が、入力側(右側の端子)及び出力側(左側の端子)の間が絶縁された一般的なDC/DCコンバータで構成されている。また、第2電力変換器320が、入力側及び出力側の間が絶縁せずに、第1電力変換器16の第1入出力端と第2入出力端との間を絶縁してもよい。図6は、図5の実施例におけるモータ18の供給電力の状態を示す図であり、領域Cは、コンデンサ24からの電力供給を示し、領域Bは、電池グループ26からの電力供給を示す。時点0〜t3の期間のモータ18の力行時には、スイッチ回路77を導通させ、モータ18の要求電力が小さいとき(時点0〜t1及び時点t2〜t3の期間)には、第2電力変換器320を動作させて、電池26及びコンデンサ24の直列回路からの電力を部分的に第2電力変換器320を介してコンデンサ24に戻す点が図4の実施例と異なる。よって、コンデンサ24は、放電と充電との差引で、実質的にコンデンサ24の放電電力を低減できるので、モータの要求電力の小さいときに、コンデンサ24の蓄積エネルギーを温存できる。この場合、第2電力変換器320の動作の制御に応じて、電池26及びコンデンサ24の直列回路からの放電電流を連続的に任意に制御できる。
【0036】
また、力行時において、モータ18の要求電力が大きいとき(時点t1〜t2の期間)には、制御回路73が第2電力変換器320の動作を停止させ、コンデンサ24への充電を停止する。よって、電池26及びコンデンサ24の両方からの電力を、第1電力変換器16を介して、モータ18に供給できる。なお、第2電力変換器320の入力側及び出力側が絶縁されていない場合、第1電力変換器16と、入出力間の絶縁されていない第2電力変換器とを同時に動作させると、スイッチ回路77及び第2電力変換器を介して、電池26が短絡して動作しなくなる。よって、第2電力変換器320の入力側及び出力側を絶縁する必要がある。
【0037】
モータ18の回生期間は、図4の実施例の場合と同様に、制御回路73がスイッチ回路77を非導通にし、モータ18の回生電力を第1電力変換器16及び第2電力変換器320を介してコンデンサ24を充電してもよい。しかし、スイッチ回路77を導通にすると、回生電力をコンデンサ24及び電池26の両方に戻すことができる。この場合、制御回路73が第2電力変換器320を通過する電力を大きくすると、コンデンサ24の回生電力の分配量が多くなり、逆にこの通過電力を小さくすると、電池26への回生電力の分配量が多くなる。満充電状態に近いコンデンサ24に回生電力を戻すと過電圧になってしまうが、このような場合には、電池26に回生電力の一部を戻すことができる。なお、図6の時点t3〜t6の期間中は、この回生状態を示し、時点t4〜t5の期間中に、スイッチ回路77が導通して、電池26に回生電力を戻している。この図5の実施例は、図4の実施例と異なり、モータ18の動作中に、電池26からコンデンサ24を充電できる。
【0038】
図7は、本発明の好適な第5実施例のブロック図である。この実施例は、図1の実施例と類似しているが、スイッチ回路72を用いず、第2電力変換器320に、入力側及び出力側が絶縁されたDC/DCコンバータを用いている。この第2電力変換器320の動作は、図5の実施例の場合と同じであるが、第1電力変換器16を介さずに、モータ16の回生電力を直接受ける。その他の動作は、図5の場合と同様である。
【0039】
本発明の好適な実施例について上述したが、当業者には、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形及び変更が可能である。モータは実施例で説明したもの(DCモータ)以外にも、DCブラシレスモータ、交流誘導モータ、交流同期モータでもよく、また、単相モータでも3相モータでもよい。第1電力変換器には、これらのモータに対応したチョッパまたはインバータを、第2変換器には、チョッパまたはDC/DCコンバータを使用することができる。コンデンサとしては、複数のコンデンサを並列接続したものを用いてもよい。さらに、1個のコンデンサの代わりに、少数のコンデンサを直列接続して用いてもよい。なお、少数のコンデンサを直列接続する場合、各コンデンサの電圧のバラツキは、多数のコンデンサの直列接続の場合よりも少ないので、さほど問題にならない。電池とコンデンサの電力分担の割合は、図2と図13に示した割合に限られるものではなく、種々の変形が可能である。図1のスイッチ72、図3のスイッチ75、図4のスイッチ72は、モータの要求電力が小さいと判断された期間中、非導通のままにすることもできるし、導通/非導通を高速で切り換えることもできる(従来技術・図10のスイッチ20と同様)。この場合、導通比率が多いほどコンデンサが多く使われ、逆に導通比率が小さいほど電池が多く使われる。
【0040】
【本発明が奏する効果】
上述の如く、本発明のモータ駆動用電源装置によれば、電池及びコンデンサを直列接続して用いるので、モータの力行時にコンデンサの蓄電エネルギーを完全にゼロになるまで使用できる。電池にコンデンサを直列接続して放電すると、電池単独の場合よりもコンデンサのだけ電圧を高くすることができる。ここで、第1の電力変換器に供給される電力が同じであれば電圧が高くなっただけ、電池の放電電流、即ち負荷を減らすことができる。また、力行時のモータの要求電力に応じて、スイッチ回路又はDC/DCコンバータから成る第2電力変換器が電池及びコンデンサの直列回路からコンデンサを切り離したり、力行時に電池からコンデンサに供給する電力を制御するので、電池及びコンデンサの電力負担の割合を任意に制御して、コンデンサの蓄電エネルギーをより一層効果的に使用できる。電気自動車が市街地を走行する場合には、加速(力行)と減速(回生)が適宜繰り返され、コンデンサも加減速に合わせて放電(力行)と充電(回生)が繰り返される。したがって、コンデンサは走行状態を反映した電圧域を保つことになり、力行時に電池の負荷を低減する効果も持続する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のモータ駆動用電源装置の好適な第1実施例のブロック図である。
【図2】図1の動作を説明するために、モータ要求電力を表す図である。
【図3】本発明のモータ駆動用電源装置の好適な第2実施例のブロック図である。
【図4】本発明のモータ駆動用電源装置の好適な第3実施例のブロック図である。
【図5】本発明のモータ駆動用電源装置の好適な第4実施例のブロック図である。
【図6】図5の動作を説明するために、モータ要求電力を表す図である。
【図7】本発明のモータ駆動用電源装置の好適な第5実施例のブロック図である。
【図8】従来のモータ駆動用電源装置の一例のブロック図である。
【図9】電力変換器の一例の回路図である。
【図10】従来のモータ駆動用電源装置の他の例のブロック図である。
【図11】従来のモータ駆動用電源装置の更に他の例のブロック図である。
【図12】電力変換器の他の例の回路図である。
【図13】図11の動作を説明するために、モータ要求電力を表す図である。
【符号の説明】
16 第1電力変換器
18 モータ
24 コンデンサ
26 電池
28 第1電力変換器
32 第2電力変換器
36 ダイオード
72 スイッチ回路
73 制御回路
74 アクセル
75 スイッチ回路
76 ブレーキ
77 スイッチ回路
78 クラッチ
320 第2電力変換器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for driving a motor, and particularly to a power supply device suitable for driving a power motor for an electric vehicle, an electric scooter, an electric bicycle, or the like.
[0002]
[Prior art]
As a power supply device for driving a power motor for an electric vehicle, an electric scooter, or an electric bicycle, a hybrid power supply device in which a battery and a capacitor are connected in parallel and an output from the parallel circuit is supplied to the motor through a power converter. Many have been proposed in the past. In this case, the capacitor performs a function of supplying a large amount of electric power to the motor in a short time in accordance with a load change of the motor, and the battery performs a function of supplying an average amount of electric power to the motor over a long period of time while having a small electric power. This is to reduce the peak load of the battery, extend the life of the battery, and substantially increase the power capacity.
[0003]
FIG. 8 shows an example of such a conventional motor drive power supply device. The group 10 of a plurality of batteries connected in series to generate a high voltage and the group 12 of a plurality of capacitors connected in series have a common potential on the negative (-) side and current control on the plus (+) side. They are connected in parallel via a circuit 14. The current control circuit 14 is for preventing an overcurrent from flowing from the battery group 10, and the voltage from the parallel circuit of the battery group 10 and the capacitor group 12 is supplied to a power converter which is a motor drive circuit. The power is supplied to both ends of the DC motor 18 via the DC motor 16. The power converter 16 is a chopper or an inverter, and its operation is controlled by a control circuit (not shown).
[0004]
FIG. 9 shows an example in which a chopper is used for the power converter 16. The input / output terminals 40 and 42 correspond to the two left terminals of the power converter 16, and the input / output terminals 54 and 56 correspond to the right two terminals of the power converter 16. Between terminals 40 and 42, the drain-source (or collector-emitter) of transistors 44 and 46 such as a power transistor, an insulated gate transistor (IGBT) and a field effect transistor (FET) are connected in series as shown. , The gates (or bases) of these transistors receive a control pulse signal from the control circuit. Diodes 48 and 50 are connected in reverse polarity between the collector and the emitter (or between the drain and the source) of the transistors 44 and 46, and a common connection point of the diodes 48 and 50 is connected through a choke coil 52 to a terminal. 54. Further, an electrolytic capacitor 41 is connected between the terminals 40 and 42 in order to stabilize the voltage fluctuation of the power supply caused by the operation of the transistor as the switching element.
[0005]
During power running for rotating the motor 18, the transistor 46 in the power converter 16 is always non-conductive, and the transistor 44 repeats conduction and non-conduction in response to a control pulse signal from the control circuit. Therefore, the power converter 16 reduces the voltage from the parallel circuit of the battery group 10 and the capacitor group 12 according to the conduction / non-conduction time ratio of the control pulse signal, that is, the duty cycle, and supplies the voltage to the motor 18. I do. Further, at the time of regeneration in which the supply of the drive voltage to the motor 18 is stopped, the motor 18 functions as a generator. During this time, the control circuit constantly controls the transistor 44 in the power converter 16 to be non-conductive, and the transistor 46 repeats conductive and non-conductive according to a control pulse signal from the control circuit. Therefore, the power converter 16 boosts the voltage (regenerative voltage) generated by the motor 18 to charge (store) the capacitor group 12. The energy charged in the capacitor group 12 is reused during power running of the motor to improve the efficiency of the entire power supply. Further, at the time of power running, by controlling the degree of step-down of the power converter 16 in accordance with the duty cycle of the control pulse signal, it is possible to control the rotation speed and torque of the motor.
[0006]
FIG. 10 shows another example of a conventional power supply device for driving a motor. The difference from the prior art of FIG. 8 is that the plus side of the battery group 10 and the capacitor group 12 is alternately and rapidly selected by the semiconductor switch 20 and the selected voltage is supplied to the power converter 16. . Note that a power transistor, an insulated gate transistor (IGBT), a field effect transistor (FET), or the like can be used as the semiconductor switch 20, and the switch control circuit 22 controls high-speed switching of the switch 20. In this prior art, similarly to the case of FIG. 8, when the motor 18 is running, the power converter 16 reduces the output voltage of the switch 20 and supplies it to the motor 18. During regeneration of the motor 18, the power converter 16 boosts the voltage generated by the motor 18 and charges the capacitor group 12 via the switch 20. This charged energy (storage energy) is reused when the motor is running, as in the prior art of FIG.
[0007]
By the way, in order to obtain electric power for driving a motor from a capacitor, the capacitor must have a large capacity. However, even with a large-capacity capacitor, the charging energy of the capacitor is at least one order of magnitude smaller than that of the battery, so it is necessary to effectively use the energy stored in the capacitor. Using all the stored energy of the capacitor means using it until the voltage of the capacitor becomes zero. However, in the related art shown in FIGS. 8 and 10, the motor 18 is driven by the power converter 16 using the voltage of the capacitor 12, but this drive requires a certain voltage or more. Therefore, the power converter 16 and the motor 18 stop operating before the voltage of the capacitor 12 becomes zero, so that the stored energy of the capacitor 12 cannot be used up. This is the same even if a booster circuit is provided at the terminal of the capacitor 12, and the stored energy of the capacitor 12 cannot be used up.
[0008]
The mainstream of large-capacity capacitors are electric double-layer capacitors. However, this capacitor can only reduce the voltage per cell to about 1 to 5 volts in order to prevent electrolysis of the electrolytic solution. Therefore, in order to drive the motor, the voltage must be increased to the level required by the motor, and a plurality of electric double layer capacitors must be connected in series. However, there is a problem of voltage balance in each capacitor. This problem is caused by the fact that the capacitors self-discharge due to the internal resistance after charging all the capacitors connected in series, and the variation in the self-discharge is extremely large. As a result, the voltage of a certain capacitor becomes zero volt over time. In this state, when discharged, the zero volt capacitor cannot maintain the lower limit, and when charged, another capacitor cannot maintain the upper limit, so that charging and discharging cannot be performed.
[0009]
In order to solve the problem that the stored energy of the capacitor cannot be used up and the problem of connecting a plurality of capacitors in series, a motor drive power supply device shown in FIG. 11 has been proposed. In this power supply device, when the motor 18 is running, the first power converter 28 reduces the voltage of the series circuit of the battery 26 and the capacitor 24 and supplies the motor 18 with a drive voltage. Further, at the time of regeneration of the motor 18, the second power converter 32 receives the generated voltage from the motor 18, reduces the voltage, and supplies the capacitor 24 with the charging voltage. Note that the step-down operation of the power converters 28 and 32 is controlled by a control pulse signal from the control circuit 34. Further, a diode 36 for preventing polarity reversal is connected to both ends of the capacitor 24. When the discharge of the capacitor 24 progresses during the power running of the motor 18, the charging voltage decreases, and eventually the polarity is inverted when the charged amount becomes zero. However, this diode 36 becomes conductive when the polarity of the capacitor 24 is to be inverted. This polarity inversion is prevented. However, during a period in which the polarity of the capacitor 24 is not inverted, the diode 36 is non-conductive, so that the operation of the power supply device is not affected.
[0010]
According to the power supply device for driving a motor shown in FIG. 11, since the capacitor 24 and the battery group 26 are connected in series, even if the storage voltage of the capacitor 24 decreases, the voltage of the entire series circuit can be reduced by the power converter 28 and It is high enough to drive the motor 18 and can be used until the stored energy of the capacitor 24 becomes completely zero when the motor 18 is running. Further, since the voltage of the capacitor 24 does not need to be high like the voltage of the battery group 26 and may be low, there is no need to connect a large number of capacitors in series. Therefore, the problem of voltage balance of the capacitor is reduced, and a large-capacity capacitor can be used with a low voltage specification. Therefore, an inexpensive electric double layer capacitor can be used as the capacitor 24.
[0011]
Note that the first power converter 28 and the second power converter 32 perform power conversion by one-way step-down, unlike the power converter 16 of FIGS. 8 and 10. Each of the first and second power converters is one of a chopper circuit and a DC / DC converter, or the first power converter is an inverter and the second power converter is an AC / DC inverter. As an example, the case of a chopper is shown in FIG. In FIG. 12, a series circuit of a transistor 62 similar to the above-described transistor 44 or 46 and a choke coil 66 is connected between an input terminal 58 and an output terminal 68, and a common connection point of the transistor 62 and the coil 66 is provided. And a diode 64 is connected between the input terminal 60 and the output terminal 70. The gate (or base) of the transistor 62 is controlled by a control pulse signal from the control circuit 34, and the transistor 62 is turned on and off alternately, so that the input terminals 58 and 60 are connected according to the duty cycle of the control pulse signal. , And output it between the output terminals 68 and 70. Note that an electrolytic capacitor 59 is connected between the terminals 58 and 59 in order to stabilize the voltage fluctuation of the power supply caused by the operation of the transistor as the switching element.
[0012]
[Problems to be solved by the present invention]
By the way, in the conventional motor driving power supply device shown in FIG. 11, a current always flows through the capacitor 24 during the power running of the motor 18, that is, during the discharging period of the capacitor 24, unless the voltage of the capacitor 24 is zero. The distribution of the power running power of the battery 26 and the capacitor 24 is equal to the current flowing through the battery 26 and the capacitor 24, so that the respective voltage ratios are obtained, and this distribution ratio cannot be arbitrarily changed. Therefore, even if the required power is small enough that all the required power of the motor 18 can be covered by the battery 24, the power charged in the capacitor 24 is wasted.
[0013]
This state will be further described with reference to FIG. In the case of the power supply circuit of FIG. 11, acceleration (from time 0 to time t1), speed maintenance (from time t1 to time t2), deceleration (from time t2 to time t3) between the battery 26 and the capacitor 24. 13), the power is shared as shown in FIG. It should be noted that the area B (point area) indicates the power shared by the battery 26, the area C1 (positive vertical line area) indicates the power shared by the capacitor 24 by discharging, and the area C2 (negative part). (A vertical line area) indicates an area where the capacitor 24 is charged with the regenerative electric power of the motor. As described above, the power sharing cannot be arbitrarily changed since the currents flowing through the battery 26 and the capacitor 24 are equal.
[0014]
There is no problem if the storage capacity of the energy of the capacitor 24 is large. However, since the energy density of the capacitor 24 is one order of magnitude lower than that of the battery 26, when unnecessary, the storage energy of the capacitor 24 is wastefully consumed. In this case, there is a problem that the remaining energy of the capacitor 24 is small when large power is needed. That is, when the required power of the motor 18 is large, the discharge power from the capacitor 24 is increased, and when the required power is small, the discharge power from the capacitor 24 is reduced. Well used and desirable.
[0015]
Therefore, an object of the present invention is to make it possible to use the stored energy of the capacitor during the power running of the motor until the stored energy of the capacitor becomes completely zero, and to arbitrarily control the ratio of the power burden of the battery and the capacitor to further improve the stored energy of the capacitor. It is an object of the present invention to provide a motor drive power supply device that can be used in a general purpose.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above problems,Claim 1According to the inventionAs shown in FIG. 1 and FIG.
A series circuit of a battery 26 and a capacitor 24;,
A first power converter 28 having an output coupled to the motor 18;,
The input terminal of the first power converter 28 is connected to both ends of the battery 26 orthe aboveSwitch circuit 72 selectively coupled to both ends of a series circuitOr75 and,
A second power converter 32 having an input coupled to the motor 18 and an output coupled to charge the capacitor 24;,
First power converter 28, second power converter 32, and switch circuit 72Or 75And a control circuit 73 for controlling
The control circuit 73 operates when the motor 18 is running.ButDepending on the power you needthe aboveSwitch circuit 72Or 75Controls conduction and non-conduction ofAnd,For the power required by motor 18Power obtained from capacitor 24Of battery and power of battery 26To adjust.
[0017]
ContractStated in claim 2According to the inventionAs shown in FIG.
A series circuit of a battery 26 and a capacitor 24;,
One of the first input / output terminals is connected to the capacitor of the battery 26 through the first switch circuit 77.IsA first power converter 16 coupled to the opposite end (plus end) and having a second input / output end coupled to the motor 18;,
The other of the first input / output terminals of the first power converter 16 is connected to the other end (minus terminal) of the battery 26 or the battery of the capacitor 24.IsA second switch circuit 72 selectively coupled to the opposite end (minus end);,
A second power converter 32 having an input coupled to the first input / output terminal of the first power converter 16 and an output coupled to charge the capacitor 24;,
It comprises a first switch circuit 77, a second switch circuit 72, a control circuit 73 for controlling the first power converter 16 and the second power converter 32.
The control circuit 73 closes the first switch circuit 77 when the motor 18 is running,ButControls the conduction and non-conduction of the second switch circuit 72 according to the required powerAnd,For the power required by motor 18Power obtained from capacitor 24Of battery and power of battery 26To adjust.
[0018]
ContractStated in claim 3According to the inventionAs shown in FIG.
A series circuit of a battery 26 and a capacitor 24;,
A first input / output terminal coupled to both ends of the series circuit via a switch circuit 77, and a second input / output terminal coupled to the first power converter 16 coupled to the motor 18;,
A second power converter 320 having an input terminal coupled to the first input / output terminal of the first power converter 16, an output terminal coupled to charge the capacitor 24, and an insulation between the input terminal and the output terminal;,
It includes a switch circuit 77, a control circuit 73 for controlling the first power converter 16 and the second power converter 320.
The control circuit 73 closes the switch circuit 77 when the motor 18 is running,ButControls the second power converter 320 according to the required powerAnd,For the power required by motor 18Power obtained from capacitor 24And the ratio of the power of the battery 26 toadjust.
[0019]
ContractStated in claim 4According to the inventionAs shown in FIG. 7, the motor drive power supply device
A series circuit of a battery 26 and a capacitor 24;,
A first power converter having an input coupled to both ends of the series circuit and an output coupled to the motor 18;28When,
The input terminal is coupled to the motor 18 and the output terminal is coupled to charge the capacitor 24.Consists of DC / DC converterWith the second power converter 320,
1st power converter28And a control circuit 73 for controlling the second power converter 320.
When the motor 18 is running, the control circuit 73ButControls the second power converter 320 according to the required powerAnd,For the power required by motor 18Power obtained from capacitor 24And the ratio of the power of the battery 26 toadjust.
[0020]
Embodiments and Examples of the Invention
FIG. 1 is a block diagram of a first preferred embodiment of a power supply device for driving a motor according to the present invention, and has portions similar to those of the power supply device of FIG. For example, one lightning double-layer capacitor 24, which is a general large-capacity capacitor, and a plurality of batteries 26, which are storage batteries, for example, are connected in series to form a series circuit. The opposite end (positive end) of the capacitor 24 of the battery group 26 of this series circuit is coupled to one of the left input ends (upper end) of the unidirectional first power converter 28, and the negative end of the capacitor 24 is connected to a switch. Through a circuit 72, it is coupled to the other (lower) left input terminal of the first power converter 28. The switch elements of the switch circuit 72 are, for example, a relay, a contactor, a power transistor, an insulated gate transistor (IGBT), and a field effect transistor (FET). The opening and closing of the switch circuit 72 is controlled by a control signal from the control circuit 73. A common connection point of the capacitor 24 and the battery group 26 and a common connection point of the first power converter 28 and the switch circuit 72 are coupled to the left output terminal of the unidirectional second power converter 32. Further, a bypass diode 36 for preventing polarity reversal is connected to both ends of the series circuit of the capacitor 24 and the switch circuit 72. The motor 30 is coupled to a right output terminal of the first power converter 28 and a right input terminal of the second power converter 32. The control circuit 73 also controls the operation of the power converters 28 and 32.
[0021]
The first power converter 28 is a unidirectional chopper or an inverter that reduces the voltage from the series circuit of the capacitor 24 and the battery group 26 or the voltage from only the battery 26 and supplies the voltage to the motor 18 when the motor 18 is running. It is. The second power converter 32 is a unidirectional chopper or an AC / DC converter that reduces the voltage generated by the motor 18 and supplies the voltage to the capacitor 24 during regeneration of the motor 18. When the first and second power converters are choppers, the circuit shown in FIG. 12 can be used. In this case, the terminals 58 and 60 are input terminals, and the terminals 68 and 70 are output terminals. The gate (or emitter) of the transistor 62 receives a control signal from the control circuit 73.
[0022]
1st power converter28, The operating power of the second power converter 32 and the control circuit 73 may be obtained directly from the battery 26 or the series circuit of the battery 26 and the capacitor 24, or the output of the battery 26 or the series circuit may be obtained through the DC / DC converter. You can get it. Further, an auxiliary power source different from the battery 26 may be provided and obtained from the auxiliary power source. Further, it may be obtained from the power running power of the first power converter 28 or from the regenerative power of the second power converter 32.
[0023]
When the motor drive power supply device of the present invention is used in an electric vehicle, the control circuit 73 controls conduction / non-conduction of the power converters 28 and 32 according to the states of the accelerator 74, the brake 76, and the clutch 78. This is a circuit that supplies a signal and also supplies an open / close control signal to the switch circuit 72, and can be configured by, for example, a microprocessor system. That is, the control circuit 73 determines that either the regenerative state or the powering state is performed in a state where the clutch 78 is engaged. In this state, when the accelerator 74 is on and the brake 76 is off, it is determined that the vehicle is in a powering state. In other cases, that is, regardless of whether the accelerator 74 and the brake 76 are both off or regardless of the accelerator 74, If the brake 76 is on, it is determined that the vehicle is in a regenerative state. The control circuit 73 generates an appropriate control signal according to this determination.
[0024]
Next, the operation of the first embodiment of FIG. 1 will be further described with reference to FIG. 2 showing the state of sharing of the power consumed by the motor 18. Note that, in FIG. 2, similarly to FIG. 13, the area B indicates the power area shared by the battery group 26, the area C1 indicates the area shared by the capacitor 24, and the area C2 indicates charging of the capacitor 24 by the regenerative voltage. Show. When the control circuit 73 determines that the motor 18 is in the power running state, the control circuit 73 keeps the transistor 62 in the second power converter 32 non-conductive and stops the operation of the second power converter 32. Let it. Therefore, the second power converter 32 is as if it were not connected. The control circuit 73 detects a voltage and a current supplied to the motor 18 in a power running state of the motor 18 (a detection circuit is not shown), and also detects a state of the accelerator 74 to determine how much power the motor 18 requires. Judge whether to do.
[0025]
When the required power of the motor 18 is small, such as from the time point 0 to the time point t1 shown in FIG. 2, all the power can be supplied only by the battery group 26, so the control circuit 73 opens the switch circuit 72 ( Non-conducting). Therefore, only the battery group 26 supplies power to the first power converter 28 via the diode 36. The first power converter 28 steps down this voltage and supplies it to the motor 18.
[0026]
In relation to the setting of the accelerator 74, if the level at which power must be supplied from the capacitor 24 (set value), that is, the level that cannot be met by the power sharing of only the battery, is reached, the control circuit 73 returns at time t1. When it is determined, the control circuit 73 closes (turns on) the switch circuit 72. Therefore, a certain voltage based on the electric energy charged in the capacitor 24 and the voltage of the battery group 26 are added, and the added voltage is stepped down by the first power converter 28 and supplied to the DC motor 18. . Therefore, current from the capacitor 24 and the battery group 26 returns to the capacitor 24 via the first power converter 16, the motor 18, and the switch circuit 72, and a closed circuit is formed, so that the motor 18 rotates.
[0027]
Further, when the required power of the motor 18 becomes less than the set value at the time point t2 in relation to the setting of the accelerator 74, the control circuit 73 turns off the switch circuit 72 again. Therefore, the capacitor 24 is disconnected, and only the battery group 26 is stepped down by the first power converter 28 to supply power to the motor 18. This state continues until time t3. Since the power running period of the motor 18 is from the time point 0 to the time point t3, the control circuit 73 controls the supply to the first power converter 28 based on the relationship between the state of the accelerator 74 and the power supplied to the motor 18. By controlling the duty cycle of the pulse signal, the rotational state of the motor 18 is controlled as desired by the driver. Further, the control circuit 73 has a function of controlling a control pulse signal supplied to the power converter 28 so that the operation of the motor does not change even if the voltage of the power supply changes.
[0028]
Since the capacitor 24 and the battery group 26 are connected in series while the switch circuit 72 is conducting, the voltage at the upper end of the battery group 26 is always at least the voltage of the battery even if the voltage of the capacitor 24 is sequentially reduced. Is sufficient, so that the electric energy of the capacitor 24 can be used until the voltage of the capacitor 24 becomes zero. By the way, during the power running of the motor 18 between the time points t1 and t2, as the discharge of the large-capacity capacitor 24 progresses, the charging voltage decreases, and when the charged amount becomes zero, the polarity is reversed. The diode 36 conducts when the polarity of the capacitor 24 is about to be reversed, and prevents this polarity reversal. During the period when the polarity of the capacitor 24 is not inverted, the diode 36 is non-conductive, and while the switch circuit 72 is non-conductive, the diode 36 is conductive, so that the operation of the device of FIG. 1 is not affected. .
[0029]
At time t3, when the control circuit 73 determines that the motor 18 is in the regenerative state, the control circuit 73 turns on the switch circuit 72, turns off the transistor 62 in the first power converter 28, and performs the operation. To stop. Further, the control circuit 73 causes the transistor 62 in the second power converter 32 to be repeatedly turned on and off with an appropriate duty cycle to operate the second power converter 32. Therefore, the voltage from the capacitor 24 and the battery group 26 does not pass through the first power converter 28, and no drive voltage is supplied to the motor 18. Therefore, the motor 18 functions as a generator and generates a generated voltage, that is, a regenerative voltage. This regenerative voltage is supplied to the capacitor 24 via the second power converter 32, and charges the capacitor 24. This charging voltage is reused when the motor is running.
[0030]
FIG. 3 is a block diagram of a second preferred embodiment of the present invention. Since the second embodiment is similar to the first embodiment shown in FIG. 1, only different points will be described below. In the embodiment of FIG. 1, the switch circuit 72 is a single-pole single-throw switch connected between the negative terminal of the capacitor 24 and the common potential terminal (lower left terminal) of the first power converter 28. In the embodiment of FIG. 3, a double pole single throw switch circuit 75 is used in place of the switch circuit 72, and fixed terminals are connected to respective ends of the capacitor 24, and movable terminals are connected to a common potential terminal of the first power converter 28. Connected. If the required power of the motor 18 is small during the powering period of the motor 18, the switch circuit 75 selects the minus end of the battery group 26 and disconnects the capacitor 24 under the control of the control circuit 73. When the required power of the motor 18 is large, the switch circuit 75 selects the negative terminal of the capacitor 24 under the control of the control circuit 73, and the first power converter 28 connects the series circuit of the capacitor 24 and the battery group 26. To receive power from. Other operations during the powering period are the same as those in the embodiment of FIG. Further, during the regeneration period, the control circuit 73 stops the operation of the first power converter 28, so that the selection of the switch circuit 75 may be any.
[0031]
FIG. 4 is a block diagram of a third preferred embodiment of the present invention. In the third embodiment, the capacitor 24 and the battery group 26 are connected in series. The plus end of the battery group 26 of this series circuit is coupled to one (upper side) of the left input / output terminal of the bidirectional first power converter 16 via the first semiconductor switch circuit 77, and the minus end of the capacitor 24 is connected. The other end is below the other input / output terminal (lower side) on the left side of the first power converter 16 and the lower output terminal on the left side of the unidirectional second power converter 32 via the second switch circuit 72, that is, , Coupled to a reference potential source. The right input terminal of the second power converter 32 is coupled to the left input / output terminal of the first power converter 16, and the left output terminal of the second power converter 32 is connected via the second switch circuit 72. The capacitor 24 is connected so as to be chargeable. The left input / output end of the first power converter 16 is coupled to the motor 18. A bypass diode 36 for preventing polarity reversal is connected to both ends of the series circuit of the capacitor 24 and the second switch circuit 72. A control circuit 73 similar to that of FIG. 1 controls the first switch circuit 77, the second switch circuit 72, the first power converter 16, and the second power converter 32. Note that no other circuit, for example, the second power converter 32 is connected between the connection of the first power converter 16 and the motor 18, so that a predetermined optimum power supply of the first power converter 16 and the motor 18 is set. Note that the combination can be used as it is without breaking the matching. Also, the first power converter 16 can use the chopper shown in FIG. 9, and the second power converter 32 can use the chopper shown in FIG.
[0032]
During power running of the motor 18, the control circuit 73 maintains the switch circuit 77 in a conductive state, stops the operation of the second power converter 32, and supplies the first power converter 16 with a control pulse signal having an appropriate duty cycle. Then, the first power converter 16 can reduce the input voltage from the left side and supply it to the motor 18. If the required power of the motor 18 is lower than the set value during the power running, only the power from the battery group 26 is sufficient, so the control circuit 73 turns off the switch circuit 72. Therefore, the current from the battery group 26 is applied to the first power converter 16 via the first switch circuit 77, and the return current from the first power converter 16 returns to the battery group 26 via the diode 36. . When the required power of the motor 18 becomes higher than the set value, the control circuit 73 makes the switch circuit 72 conductive because the first power converter 16 receives power from both the battery group 26 and the capacitor 24. Therefore, the current from the series circuit of the battery group 26 and the capacitor 24 is applied to the first power converter 16 via the first switch circuit 77, and the return current from the first power converter 16 is applied to the second switch circuit. Returning to capacitor 24 via 72. The operation of the diode 36 is the same as in the first and second embodiments.
[0033]
At the time of regeneration of the motor 18, the control circuit 73 turns off the first switch circuit 77, turns on the second switch circuit 72, and appropriately operates the second power converter 32. Note that the first power converter 16 does not receive power from the battery group 26 due to the non-conduction of the switch circuit 77, and therefore cannot supply power to the motor 18. Therefore, the second power converter 32 receives the regenerative power of the motor 18 via the first power converter 16, appropriately lowers the voltage, and charges the capacitor 24.
[0034]
Regardless of whether the power converter 16 is a chopper or an inverter, if the power supply voltage for the chopper or the inverter is higher than the electromotive force of the motor 18, the time ratio between the conduction and non-conduction of the switching element (transistor) will be described. By adjusting the (shock coefficient), regenerative power control at boosting is possible. However, when the power supply voltage is lower than the electromotive force of the motor 18, the chopper or the inverter merely acts as a rectifier, and the control of the regenerative power becomes impossible. However, the second power converter 32 controls the regenerative power to control the regenerative power. There is no problem because the capacitor 24 can be charged. Therefore, after the power generated by the motor 18 is rectified (in an uncontrollable state) by the first power converter 16, the voltage may be reduced (in a controllable state) by the second power converter 32, or After boosting (in a controllable state) by one power converter 16, it may be stepped down (in a controllable state) by second power converter 32. Also, in this embodiment, by insulating the input and output terminals of the second power converter 32, the switch circuits 77 and 72 are turned on and the second power converter 32 is operated even when the motor 18 is stopped. Thereby, the capacitor 24 can be charged from the battery group 26.
[0035]
FIG. 5 is a block diagram of a fourth preferred embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the embodiment of FIG. 4 without the second switch circuit 72, except that the second power converter 320 has an input side (right terminal) and an output side (left terminal). It is composed of a general DC / DC converter with the insulation between them. Further, the second power converter 320 may insulate between the first input / output terminal and the second input / output terminal of the first power converter 16 without insulating between the input side and the output side. . FIG. 6 is a diagram showing the state of the power supplied to the motor 18 in the embodiment of FIG. 5, where the area C indicates the power supply from the capacitor 24 and the area B indicates the power supply from the battery group 26. At the time of power running of the motor 18 during the period from time 0 to time t3, the switch circuit 77 is turned on. When the required power of the motor 18 is small (time 0 to t1 and time t2 to t3), the second power converter 320 Is operated to partially return the electric power from the series circuit of the battery 26 and the capacitor 24 to the capacitor 24 via the second power converter 320, which is different from the embodiment of FIG. Therefore, the capacitor 24 can substantially reduce the discharge power of the capacitor 24 by the difference between the discharge and the charge, so that the stored energy of the capacitor 24 can be preserved when the required power of the motor is small. In this case, according to the control of the operation of the second power converter 320, the discharge current from the series circuit of the battery 26 and the capacitor 24 can be continuously and arbitrarily controlled.
[0036]
Further, during power running, when the required power of the motor 18 is large (time period from t1 to t2), the control circuit 73 stops the operation of the second power converter 320 and stops charging the capacitor 24. Therefore, electric power from both the battery 26 and the capacitor 24 can be supplied to the motor 18 via the first power converter 16. When the input side and the output side of the second power converter 320 are not insulated, when the first power converter 16 and the second power converter between the input and the output that are not insulated are simultaneously operated, the switch circuit Via the 77 and the second power converter, the battery 26 is short-circuited and no longer operates. Therefore, it is necessary to insulate the input side and the output side of the second power converter 320.
[0037]
During the regeneration period of the motor 18, the control circuit 73 makes the switch circuit 77 non-conductive and the regenerative power of the motor 18 is supplied to the first power converter 16 and the second power converter 320, as in the case of the embodiment of FIG. The capacitor 24 may be charged via the capacitor. However, when the switch circuit 77 is turned on, the regenerative power can be returned to both the capacitor 24 and the battery 26. In this case, when the control circuit 73 increases the power passing through the second power converter 320, the distribution amount of the regenerative power of the capacitor 24 increases. Conversely, when the passing power decreases, the distribution of the regenerative power to the battery 26 increases. The amount increases. Returning the regenerative power to the capacitor 24 that is almost fully charged results in an overvoltage, but in such a case, a part of the regenerative power can be returned to the battery 26. Note that this regeneration state is shown during the period from time t3 to t6 in FIG. 6, and the switch circuit 77 is turned on during the period from time t4 to t5 to return the regenerative power to the battery 26. In the embodiment of FIG. 5, unlike the embodiment of FIG. 4, the capacitor 24 can be charged from the battery 26 while the motor 18 is operating.
[0038]
FIG. 7 is a block diagram of a fifth preferred embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the embodiment of FIG. 1, but does not use the switch circuit 72 and uses a DC / DC converter in which the input side and the output side are insulated for the second power converter 320. The operation of the second power converter 320 is the same as that of the embodiment of FIG. 5, but receives the regenerative power of the motor 16 directly without passing through the first power converter 16. Other operations are the same as those in FIG.
[0039]
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, various modifications and changes can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. The motor may be a DC brushless motor, an AC induction motor, or an AC synchronous motor other than the motor described in the embodiment (DC motor), and may be a single-phase motor or a three-phase motor. For the first power converter, a chopper or an inverter corresponding to these motors can be used, and for the second converter, a chopper or a DC / DC converter can be used. As the capacitor, a capacitor in which a plurality of capacitors are connected in parallel may be used. Furthermore, a small number of capacitors may be connected in series instead of one capacitor. When a small number of capacitors are connected in series, the variation in the voltage of each capacitor is smaller than that in the case where a large number of capacitors are connected in series, so there is not much problem. The ratio of the power sharing between the battery and the capacitor is not limited to the ratio shown in FIGS. 2 and 13, and various modifications are possible. The switch 72 in FIG. 1, the switch 75 in FIG. 3, and the switch 72 in FIG. 4 can be kept in a non-conductive state during a period in which the required power of the motor is determined to be small, or can be turned on / off at a high speed. It can also be switched (similar to the prior art switch 20 in FIG. 10). In this case, the higher the conduction ratio, the more capacitors are used, and the lower the conduction ratio, the more batteries are used.
[0040]
[Effects of the present invention]
As described above, according to the motor drive power supply device of the present invention, since the battery and the capacitor are used in series, the stored energy of the capacitor can be used until the stored energy of the capacitor becomes completely zero when the motor is running. When a capacitor is connected in series to a battery and discharged, the capacity of theMinuteOnly the voltage can be raised. Here, if the power supplied to the first power converter is the same,,Voltage increasedMinuteOnly, the discharge current of the battery, that is, the load can be reduced. Also, according to the required power of the motor during power running, the switch circuitOr a second power converter comprising a DC / DC converterSeparates the capacitor from the series circuit of the battery and the capacitor, and controls the power supplied from the battery to the capacitor during power running, so the ratio of the power burden on the battery and the capacitor can be arbitrarily controlled to further improve the stored energy of the capacitor Can be used When the electric vehicle travels in an urban area, acceleration (powering) and deceleration (regeneration) are repeated as appropriate, and discharging (powering) and charging (regeneration) of the capacitor are repeated in accordance with acceleration / deceleration. Therefore, the capacitor maintains a voltage range reflecting the running state, and the effect of reducing the load on the battery during power running is also maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a first preferred embodiment of a motor drive power supply device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing motor required power for explaining the operation of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram of a second preferred embodiment of the motor drive power supply device of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a third preferred embodiment of the motor drive power supply device of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a fourth preferred embodiment of the motor drive power supply device of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing motor required power for explaining the operation of FIG. 5;
FIG. 7 is a block diagram of a fifth preferred embodiment of the motor drive power supply device of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of an example of a conventional motor drive power supply device.
FIG. 9 is a circuit diagram of an example of a power converter.
FIG. 10 is a block diagram of another example of the conventional motor drive power supply device.
FIG. 11 is a block diagram of still another example of a conventional motor drive power supply device.
FIG. 12 is a circuit diagram of another example of the power converter.
FIG. 13 is a diagram showing motor required power for explaining the operation of FIG. 11;
[Explanation of symbols]
16 1st power converter
18 motor
24 capacitors
26 batteries
28 1st power converter
32 Second power converter
36 diode
72 switch circuit
73 Control circuit
74 Accelerator
75 switch circuit
76 Brake
77 switch circuit
78 clutch
320 second power converter

Claims (4)

電池及びコンデンサの直列回路と、
出力端がモータに結合された第1電力変換器と、
該第1電力変換器の入力端を上記電池の両端又は上記直列回路の両端に選択的に結合させるスイッチ回路と、
入力端が上記モータに結合され、出力端が上記コンデンサを充電可能に結合された第2電力変換器と、
上記第1電力変換器、上記第2電力変換器及び上記スイッチ回路を制御する制御回路とを具え、
該制御回路は、上記モータの力行時に、上記モータ必要とする電力に応じて上記スイッチ回路の導通及び非導通を制御モータが要求する電力に対して上記コンデンサから得る電力と電池の電力との割合を調整することを特徴とするモータ駆動用電源装置。
A series circuit of a battery and a capacitor,
A first power converter having an output coupled to the motor;
A switch circuit for selectively coupling an input terminal of the first power converter to both ends of the battery or both ends of the series circuit;
A second power converter having an input coupled to the motor and an output coupled to charge the capacitor;
A control circuit that controls the first power converter, the second power converter, and the switch circuit;
The control circuit, the power running time of the motor, according to the power which the motor requires to control conduction and non-conduction of the switch circuit, power of the power and the battery obtained from the capacitor to the power that the motor requires A power supply device for driving a motor, characterized by adjusting the ratio of
電池及びコンデンサの直列回路と、
第1入出力端の一方が第1スイッチ回路を介して上記電池の上記コンデンサと反対側の端部に結合され、第2入出力端がモータに結合された第1電力変換器と、
該第1電力変換器の上記第1入出力端の他方を上記電池の他端又は上記コンデンサの上記電池と反対側の端部に選択的に結合させる第2スイッチ回路と、
入力端が上記第1電力変換器の上記第1入出力端に結合され、出力端が上記コンデンサを充電可能に結合された第2電力変換器と、
上記第1スイッチ回路、上記第2スイッチ回路、上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器を制御する制御回路とを具え、
該制御回路は、上記モータの力行時に、上記第1スイッチ回路を閉じ、上記モータ必要とする電力に応じて上記第2スイッチ回路の導通及び非導通を制御モータが要求する電力に対して上記コンデンサから得る電力と電池の電力との割合を調整することを特徴とするモータ駆動用電源装置。
A series circuit of a battery and a capacitor,
One of the first output end and the capacitor of the battery through the first switch circuit is coupled to the opposite end, a first power converter second input terminal is coupled to the motor,
A second switch circuit for selectively coupling the opposite end of the other of said first input and output terminals of the first power converter and the battery of the other end or the capacitor of the battery,
A second power converter having an input coupled to the first input / output terminal of the first power converter and an output coupled to charge the capacitor;
A control circuit for controlling the first switch circuit, the second switch circuit, the first power converter, and the second power converter;
The control circuit, the power running time of the motor, close the first switch circuit, according to the power that the motor needs to control conduction and non-conduction of the second switching circuit, to power the motor requires And adjusting the ratio between the power obtained from the capacitor and the power of the battery .
電池及びコンデンサの直列回路と、
第1入出力端が上記直列回路の両端にスイッチ回路を介して結合され、第2入出力端がモータに結合された第1電力変換器と、
入力端が上記第1電力変換器の上記第1入出力端に結合され、出力端が上記コンデンサを充電可能に結合され、上記入力端及び上記出力端の間が絶縁された第2電力変換器と、
上記スイッチ回路、上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器を制御する制御回路とを具え、
該制御回路は、上記モータの力行時に、上記スイッチ回路を閉じ、上記モータ必要とする電力に応じて上記第2電力変換器を制御モータが要求する電力に対して上記コンデンサから得る電力と電池の電力との割合を調整することを特徴とするモータ駆動用電源装置。
A series circuit of a battery and a capacitor,
A first power converter having a first input / output terminal coupled to both ends of the series circuit via a switch circuit, and a second input / output terminal coupled to the motor;
A second power converter having an input terminal coupled to the first input / output terminal of the first power converter, an output terminal coupled to charge the capacitor, and an insulation between the input terminal and the output terminal; When,
A control circuit for controlling the switch circuit, the first power converter, and the second power converter,
The control circuit, the power running time of the motor, close the switch circuit controls the second power converter according to the power which the motor needs to obtain from the capacitor to the power that the motor requires power A power supply device for driving a motor , wherein the ratio between the power of the battery and the power of the battery is adjusted.
電池及びコンデンサの直列回路と、
入力端が上記直列回路の両端に結合され、出力端がモータに結合された第1電力変換器と、
入力端が上記モータに結合され、出力端が上記コンデンサを充電可能に結合されたDC/DCコンバータから成る第2電力変換器と、
上記第1電力変換器及び上記第2電力変換器を制御する制御回路とを具え、
該制御回路は、上記モータの力行時に、上記モータ必要とする電力に応じて上記第2電力変換器を制御モータが要求する電力に対して上記コンデンサから得る電力と電池の電力との割合を調整することを特徴とするモータ駆動用電源装置。
A series circuit of a battery and a capacitor,
A first power converter having an input coupled to both ends of the series circuit and an output coupled to the motor;
A second power converter comprising a DC / DC converter having an input coupled to the motor and an output coupled to charge the capacitor;
A control circuit for controlling the first power converter and the second power converter,
The control circuit, the power running time of the motor, controls the second power converter according to the power which the motor is required for the power the motor required by the power of the power and the battery obtained from the capacitor A power supply for driving a motor, characterized in that the ratio is adjusted.
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