JP5609226B2 - Power supply - Google Patents
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Description
本発明は、電源装置の構成に関する。 The present invention relates to a configuration of a power supply device.
近年、ハイブリッド車両や電気自動車が多く用いられるようになってきている。このような電動車両には車両駆動用の電源装置として充放電可能な二次電池が用いられる。二次電池としては、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが用いられることが多い。電動車両には長い航続距離と高い加減速性能が求められるが、二次電池の重量の関係から、車両に搭載することの出来る二次電池の量をあまり大きくすることが出来ない。このため、二次電池と大容量のキャパシタを並列に接続した電源装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, many hybrid vehicles and electric vehicles have been used. Such an electric vehicle uses a chargeable / dischargeable secondary battery as a power supply device for driving the vehicle. As the secondary battery, a lithium ion secondary battery, a nickel hydride secondary battery, or the like is often used. An electric vehicle is required to have a long cruising distance and high acceleration / deceleration performance, but due to the weight of the secondary battery, the amount of secondary battery that can be mounted on the vehicle cannot be increased so much. For this reason, a power supply device in which a secondary battery and a large-capacity capacitor are connected in parallel has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
二次電池とキャパシタとを並列に接続した電源装置では、車両を始動する際にキャパシタを電動車両の電源系統と接続する必要がある。キャパシタを車両の電源系統に接続する際に、キャパシタの電圧と二次電池或いは電源系統との電圧差が大きいとキャパシタに対して突入電流が流れてキャパシタが損傷を受ける場合がある。このため、キャパシタの電圧が低い場合には、エンジンを始動してモータジェネレータで発電した電力でキャパシタを二次電池と略同様の電圧となるまで予め充電した後にキャパシタと二次電池とを接続し、キャパシタの電圧が二次電池の電圧よりも高い場合には、キャパシタが並列に接続されている電源系統のコンデンサを二次電池の電力で充電してキャパシタと略同電圧となるまで充電し、その後キャパシタと電源系統とを接続する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In a power supply device in which a secondary battery and a capacitor are connected in parallel, it is necessary to connect the capacitor to the power supply system of the electric vehicle when starting the vehicle. When the capacitor is connected to the power supply system of the vehicle, if the voltage difference between the capacitor and the secondary battery or the power supply system is large, an inrush current flows to the capacitor and the capacitor may be damaged. For this reason, when the voltage of the capacitor is low, the capacitor is connected to the secondary battery after the engine is started and the capacitor is precharged with the electric power generated by the motor generator until the voltage becomes substantially the same as that of the secondary battery. When the voltage of the capacitor is higher than the voltage of the secondary battery, the capacitor of the power supply system to which the capacitor is connected in parallel is charged with the power of the secondary battery until it becomes approximately the same voltage as the capacitor, Thereafter, a method of connecting a capacitor and a power supply system has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された従来技術のハイブリッド車両では、キャパシタの出力電力によって直接モータジェネレータを駆動したり、モータジェネレータの逆起電力を直接回生して蓄電したりするため、キャパシタは高圧、大容量のものが必要となり、システムが大型化してしまうという問題があった。そこで、電動車両の電源系統とキャパシタとの間に電圧変換器を接続し、低電圧のキャパシタとする方法が検討されている。 In the conventional hybrid vehicle described in Patent Document 1, since the motor generator is directly driven by the output power of the capacitor, or the back electromotive force of the motor generator is directly regenerated and stored, the capacitor has a high voltage and a large capacity. However, there is a problem that the system becomes large. Therefore, a method of connecting a voltage converter between a power supply system of an electric vehicle and a capacitor to obtain a low-voltage capacitor has been studied.
一方、近年、ハイブリッド車両では、車両に搭載している二次電池に外部の電源から充電することが行われるようになって来ている。例えば、商用に100V又は200Vの交流電源を車両に接続し、車両に搭載した充電器によって直流に変換するとともに、二次電池を充電することができる電圧に昇圧して二次電池を充電する方法が用いられている。また、近年、二次電池に直接充電できる高圧の直流電力を供給することができる充電ステーションによって二次電池に充電することも多く行われるようになっている。 On the other hand, in recent years, in a hybrid vehicle, a secondary battery mounted on the vehicle has been charged from an external power source. For example, a method in which a 100V or 200V AC power supply is connected to a vehicle for commercial use, converted into DC by a charger mounted on the vehicle, and boosted to a voltage that can charge the secondary battery, and the secondary battery is charged. Is used. In recent years, secondary batteries are often charged by a charging station that can supply high-voltage DC power that can be directly charged to secondary batteries.
また、近年、環境への配慮から、太陽電池発電や風力発電、燃料電池といったクリーンな電源が注目されている。そして、このような発電方式で発電した電力を車両の二次電池に充電して走行用の電力とすることが行われようとしている。ところが、このような電力は、その出力が車両の二次電池よりも低圧の直流であり、そのままでは二次電池に充電をすることができず、例えば、車両に別途電圧変換器を搭載する必要があり、電動車両の構造が複雑になってしまうという問題があった。また、近年は、電動車両に太陽電池パネルを搭載し、この太陽電池の出力によって二次電池を充電することが行われようとしているが、この場合でも二次電池よりも低圧の太陽電池によって二次電池を充電するために別途電圧変換器あるいは充電器等が必要となってしまうという問題があった。また、この逆に外部の電源の電圧が二次電池よりも高い場合には、外部の電源の電圧を降圧する電圧変換器や充電器が必要となり構造が複雑になってしまうという問題があった。 In recent years, clean power sources such as solar cell power generation, wind power generation, and fuel cells have been attracting attention in consideration of the environment. And it is going to be performed by charging the electric power generated by such a power generation method to the secondary battery of the vehicle to make electric power for running. However, the output of such electric power is direct current with a lower voltage than the secondary battery of the vehicle, and the secondary battery cannot be charged as it is. For example, it is necessary to mount a separate voltage converter on the vehicle. There is a problem that the structure of the electric vehicle becomes complicated. In recent years, a solar cell panel is mounted on an electric vehicle and a secondary battery is being charged by the output of the solar cell. There is a problem that a separate voltage converter or charger is required to charge the secondary battery. On the other hand, when the voltage of the external power supply is higher than that of the secondary battery, there is a problem that a voltage converter and a charger for stepping down the voltage of the external power supply are required and the structure becomes complicated. .
そこで、本発明は、簡便な構成によって外部の直流電源によって車両に搭載された二次電池を充電することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to charge a secondary battery mounted on a vehicle by an external DC power supply with a simple configuration.
本発明の電源装置は、電力を入出力する第1の入出力線が接続される第1の蓄電装置と、電力を入出力する第2の入出力線が接続される第2の蓄電装置と、を有し、前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置とは前記第1、第2の入出力線を介して並列に接続され、前記第1の入出力線と第2の入出力線との接続点と前記第2の蓄電装置との間に設けられる電圧変換器と、を含む電源装置であって、前記第2の蓄電装置は、外部電源と接続される充電端子を備え、前記第2の蓄電装置と前記充電端子との間にオンオフスイッチが設けられ、前記電圧変換器は複数のスイッチング素子を含み、前記各スイッチング素子と前記オンオフスイッチとをオンオフする制御部を備え、前記制御部は、前記電圧変換器のスイッチング素子をオンオフさせて前記第1の蓄電装置の電力によって前記第2の蓄電装置を前記外部電源と略同電圧まで充電する第1の充電手段と、前記第1の充電手段によって前記第2の蓄電装置を充電した後、前記オンオフスイッチをオンとして前記外部電源と前記第2の蓄電装置とを接続する外部電源接続手段と、を有することを特徴とする。 The power supply device of the present invention includes a first power storage device to which a first input / output line that inputs and outputs power is connected, and a second power storage device to which a second input and output line that inputs and outputs power is connected. the a, the first power storage device and said first and said second power storage devices are connected in parallel via a second output line, said first input output line and the second the power supply device including a voltage converter provided, the between the connection point and the second power storage device and the input output lines, said second power storage device, charging terminal to be connected to an external power source An on / off switch is provided between the second power storage device and the charging terminal, the voltage converter includes a plurality of switching elements, and a control unit for turning on and off the switching elements and the on / off switch is provided. And the control unit turns on and off the switching element of the voltage converter. After charging the second power storage device with the power of the first power storage device to the same voltage as the external power supply, and after charging the second power storage device with the first charging means And an external power supply connection means for connecting the external power supply and the second power storage device by turning on the on / off switch .
本発明の電源装置において、前記制御部は、前記外部電源接続手段によって前記外部電源と前記第2の蓄電装置とを接続した後、前記電圧変換器のスイッチング素子をオンオフさせて前記外部電源の電力によって前記第1の蓄電装置を充電する第2の充電手段を有すること、としても好適である。 In the power supply device of the present invention, the control unit connects the external power supply and the second power storage device by the external power supply connection unit, and then turns on and off the switching element of the voltage converter to power the external power supply. It is also preferable to have second charging means for charging the first power storage device.
本発明は、簡便な構成によって外部の直流電源によって車両に搭載された二次電池を充電することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that a secondary battery mounted on a vehicle can be charged by an external DC power supply with a simple configuration.
以下、図面を参照しながら本実施形態の電源装置について説明する。図1に示すように、電動車両に搭載される本実施形態の電源装置100は、第1の蓄電装置である充放電可能な二次電池18と、二次電池18の電力を昇圧してインバータ12に供給する昇圧コンバータ30と、インバータ12に対して二次電池18と並列に接続されている第2の蓄電装置であるキャパシタ19と、キャパシタ19とインバータ12との間に接続され、キャパシタ19の入出力電圧を変換する電圧変換器20と、キャパシタ19に設けられた充電端子56,57とを備えている。インバータ12には車両駆動用のモータジェネレータ11が接続されている。
Hereinafter, the power supply device of the present embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
二次電池18のプラス側入出力線48は昇圧コンバータ30の低圧側入出力線47に接続され、二次電池18のマイナス側入出力線49は昇圧コンバータ30の基準入出力線46に接続されている。また、二次電池18の入出力線48,49には二次電池18と昇圧コンバータ30とを遮断するシステムメインリレー17が設けられている。また、二次電池18のプラス側入出力線48には放電抵抗16が直列に挿入された放電抵抗ラインリレー15が設けられている。昇圧コンバータ30の低圧側入出力線47と基準入出力線46との間には低圧コンデンサ14が設けられている。
The positive input /
昇圧コンバータ30は、上アームスイッチング素子31と、上アームスイッチング素子31と逆並列に接続された上アームダイオード32と、上アームスイッチング素子31と直列に接続された下アームスイッチング素子33と、下アームスイッチング素子33と逆並列に接続された下アームダイオード34と、上アームスイッチング素子31と下アームスイッチング素子33との間に接続された低圧側入出力線47と、低圧側入出力線47の中に設けられたリアクトル35と、上アームスイッチング素子31の低圧側入出力線47と反対側に接続される高圧側入出力線45とを含み、下アームスイッチング素子33は基準入出力線46に接続されている。昇圧コンバータ30の高圧側入出力線45と基準入出力線46とはそれぞれ、インバータ12のプラス側入出力線41、マイナス側入出力線42にそれぞれ接続点43,44で接続されている。インバータ12の各入出力線41,42の間には高圧コンデンサ13が接続されている。
電圧変換器20は、二次側上アームスイッチング素子21と、二次側上アームスイッチング素子21と逆並列に接続された二次側上アームダイオード22と、二次側上アームスイッチング素子21と直列に接続された二次側下アームスイッチング素子23と、二次側下アームスイッチング素子23と逆並列に接続された二次側下アームダイオード24と、一次側上アームスイッチング素子26と、一次側上アームスイッチング素子26と逆並列に接続された一次側上アームダイオード27と、一次側上アームスイッチング素子26と直列に接続された一次側下アームスイッチング素子28と、一次側下アームスイッチング素子28と逆並列に接続された一次側下アームダイオード29と、二次側上アームスイッチング素子21と二次側下アームスイッチング素子23との間と一次側上アームスイッチング素子26と一次側下アームスイッチング素子28との間の接続線53aに接続されたリアクトル25と、二次側上アームスイッチング素子21の一端に接続された二次側入出力線51と、一次側上アームスイッチング素子26の一端に接続された一次側入出力線53と、各下アームスイッチング素子23,28の接続線53aと反対側に接続される基準入出力線52とを含んでいる。電圧変換器20の一次側入出力線53と基準入出力線52の一次側はそれぞれキャパシタ19のプラス側入出力線54、マイナス側入出力線55にそれぞれ接続されている。また、電圧変換器20の二次側入出力線51と基準入出力線52の二次側はそれぞれ接続点43,44に接続され、二次側入出力線51は昇圧コンバータ30の高圧側入出力線45、インバータ12のプラス側入出力線41にそれぞれ電気的に接続され、電圧変換器20の基準入出力線52の二次側は昇圧コンバータ30の基準入出力線46、インバータ12のマイナス側入出力線42と接続されている。
The
キャパシタ19のプラス側入出力線54にはプラス側充電線56が接続され、キャパシタ19のマイナス側入出力線55にはマイナス側充電線57が接続されている。プラス側充電線56にはプラス側充電線56を入り切りする外部電源入力スイッチ60が設けられている。また、外部電源入力スイッチ60とマイナス側充電線57の各一端には、直流の外部電源70の充電プラグ71,72が接続される充電端子58,59が設けられている。
A
二次電池18のプラス側入出力線48,マイナス側入出力線49、昇圧コンバータ30の低圧側入出力線47、基準入出力線46、高圧側入出力線45は第1の入出力線を構成し、電圧変換器20の二次側入出力線51、一次側入出力線53、基準入出力線52、キャパシタ19のプラス側入出力線54,マイナス側入出力線55は第2の入出力線を構成する。
The positive input /
二次電池18の出力側には二次電池18の出力電圧を検出する電圧センサ63が設けられ、二次電池18のプラス側入出力線48には二次電池18の入出力電流を検出する電流センサ62が設けられている。また、キャパシタ19の出力側には、キャパシタ19の出力電圧を検出する電圧センサ65が設けられ、キャパシタ19のプラス側入出力線54にはキャパシタ19の入出力電流を検出する電流センサ64が設けられている。また、高圧コンデンサ13には高圧コンデンサ13の両端の電圧を検出する電圧センサ61が設けられている。
A
インバータ12、昇圧コンバータ30の各スイッチング素子31,33、電圧変換器20の各スイッチング素子21,23,26,28、システムメインリレー17、放電抵抗ラインリレー15、外部電源入力スイッチ60は制御部80に接続され、制御部80の指令によって動作するよう構成されている。システムメインリレー17は、制御部80の指令によって、二次電池18のプラス側入出力線48とマイナス側入出力線49との各接点を同時にオンオフすることもできるし、何れか一方のみの接点をオンオフすることもできる。また、モータジェネレータ11、各電圧センサ61,63,65、各電流センサ62,64、二次電池18、キャパシタ19はそれぞれ制御部80に接続され、制御部80には各部の電圧値、電流値、モータジェネレータ11、二次電池18,キャパシタ19の状態が入力されるよう構成されている。制御部80は、内部に信号処理を行うCPUと、制御プログラムやデータを格納する記憶部とを含むコンピュータである。
The
以上のように構成された電源装置100に外部電源70を接続して二次電池18の充電を行う動作について説明する。電源装置100を搭載した電動車両は停止しており、高圧コンデンサ13、キャパシタ19は放電されてその電圧は略ゼロで、二次電池18は残存容量(SOC)が充電可能な範囲となっている。外部電源70は、直流電源であって、例えば太陽電池、他の二次電池等で、その電圧は電動車両に搭載されている二次電池18よりも低圧である。例えば、二次電池18の電圧が200V,或いは300Vである場合に、外部電源70の電圧が50V程度等である。なお、初期状態では、全てのスイッチング素子21,23,26,28,31,33はオフとなっており、各リレー15,17もオフとなっている。
An operation of charging the
図2のステップS101に示すように、作業者によって外部電源70の充電プラグ71,72がキャパシタ19の充電端子58,59に差し込まれる。すると、図示しない信号線によって外部電源70が充電端子58,59に差し込まれた信号が制御部80に入力される。すると、図2のステップS102に示すように、制御部80は、放電抵抗ラインリレー15をオンとすると同時に二次電池18のマイナス側入出力線49側のシステムメインリレー17の接点をオンとする。これによって二次電池18は放電抵抗16を介して昇圧コンバータ30に接続される。すると、二次電池18の電流は、プラス側入出力線48から放電抵抗ラインリレー15、放電抵抗16から昇圧コンバータ30の低圧側入出力線47に流れる。そして、リアクトル25から上アームダイオード32を通って高圧側入出力線45に流れ、高圧側入出力線45から接続点43を通ってインバータ12のプラス側入出力線41に流れ、図2のステップS103に示すように、高圧コンデンサ13を充電し始める。この際、二次電池18のマイナス側入出力線49はシステムメインリレー17のマイナス側接点、昇圧コンバータ30の基準入出力線46、接続点44を介してインバータ12のマイナス側入出力線42に接続されている。高圧コンデンサ13を充電すると、図3に示すように、高圧コンデンサ13の両端の電圧VHは次第に上昇していく。
As shown in step S <b> 101 of FIG. 2, the charging plugs 71 and 72 of the
図2のステップS104に示すように、制御部80は、電圧センサ61によって高圧コンデンサ13の両端の電圧を取得し、例えば、二次電池18の電圧VB等の所定の電圧まで昇圧されたかどうかを監視する。そして、制御部80は、高圧コンデンサ13の電圧が、例えば、二次電池18の電圧VBと略同様の電圧となった場合には、図2のステップS105に示すように、放電抵抗ラインリレー15をオフとし、二次電池18のシステムメインリレー17のプラス側接点をオンとし、二次電池18と昇圧コンバータ30とを放電抵抗16を介さずに直接接続する。また、図2のステップS106に示すように、制御部80は、昇圧コンバータ30の上アームスイッチング素子31をオンとし、二次電池18を充電するために高圧側入出力線45から二次電池18のプラス側入出力線48に大きな電流を流せるように準備する。
As shown in step S104 of FIG. 2, the
制御部80は、図2のステップS107に示すように、電圧変換器20の二次側下アームスイッチング素子23、一次側上アームスイッチング素子26、一次側下アームスイッチング素子28をオフのままとし、二次側上アームスイッチング素子21をオンオフ動作させる降圧動作を開始し、二次電池18と略同様の電圧VBに昇圧されている高圧コンデンサ13の電圧を降圧してキャパシタ19の充電を開始する。電圧変換器20の二次側上アームスイッチング素子21がオンとなると、高圧コンデンサ13のプラス側は、インバータ12のプラス側入出力線41、接続点43、電圧変換器20の二次側入出力線51、二次側上アームスイッチング素子21を介してリアクトル25に接続され、高圧コンデンサ13に蓄電されている電荷はリアクトル25に電気エネルギとして蓄積される。そして、電圧変換器20の二次側上アームスイッチング素子21がオフとなるとリアクトル25に蓄積された電力は、リアクトル25、一次側上アームダイオード27、キャパシタ19、二次側下アームダイオード24をつなぐ回路を流れてキャパシタ19に充電される。この際、電圧変換器20の一次側入出力線53の電圧は二次側入出力線51の電圧よりも降圧されている。どの程度の電圧まで降圧するかは電圧変換器20の二次側上アームスイッチング素子21のオンオフのデューティ比によって決まる。初期状態ではキャパシタ19は放電状態となっており、その電圧は略ゼロとなっていることから、キャパシタ19の充電開始の際には、二次側上アームスイッチング素子21のデューティ比を小さくして、キャパシタ19に突入電流が流れないように、充電を開始する。このキャパシタ19の充電制御は、電流センサ64、電圧センサ65によってキャパシタ19に流入する電流が最適な充電電流となるようにフィードバック制御をかけるようにしてもよい。
As shown in step S107 of FIG. 2, the
キャパシタ19の充電を開始すると、図3に示すように、キャパシタ19の電圧は次第に上昇していく。図2のステップS108に示すように、制御部80は電圧センサ65によってキャパシタ19の電圧を取得し、キャパシタ19の電圧が外部電源70の電圧と略同一の電圧となったどうかを確認する。そして、制御部80は、キャパシタ19の電圧が外部電源70の電圧と略同様の電圧となったら、図2のステップS109に示すように、外部電源入力スイッチ60をオンとする。キャパシタ19の電圧は外部電源70の電圧と略同一の電圧となっているので、外部電源入力スイッチ60をオンとする際に大きな突入電流が流れることは無い。
When charging of the
外部電源入力スイッチ60がオンとなったら、図2のステップS110に示すように、制御部80は、一次側下アームスイッチング素子28をオフ、一次側上アームスイッチング素子26をオンとしたまま、二次側上アームスイッチング素子21,二次側下アームスイッチング素子23をオンオフ動作させて電圧変換器20の昇圧動作を開始する。昇圧動作は次のように行う。まず、二次側上アームスイッチング素子21をオフとし、二次側下アームスイッチング素子23をオンとしてリアクトル25にエネルギを蓄える。次に二次側下アームスイッチング素子23をオフとするとリアクトル25に蓄えられたエネルギによって昇圧された電力が二次側上アームダイオード22から二次側入出力線51に流れる。この際、二次側上アームスイッチング素子21をオンとしてもよい。各スイッチング素子21,23のオンオフのデューティを変化させることによって電圧変換器20の二次側入出力線51から出力される電力の電圧、電流を変化させることが出来る。図4に示すように、制御部80は、電圧センサ61,68によって高圧コンデンサ13の電圧VHとキャパシタ19の電圧VCとを取得し、キャパシタ19の電圧VCの高圧コンデンサ13の電圧VHに対する割合を、二次側下アームスイッチング素子23のオンオフのデューティ比として設定し、電流センサ64によって取得した電流値と二次電池18への充電電流との差をデューティ比にフィードバックして二次電池18に流れる電流を図3に示す二次電池18の充電電流設定値A1となるように制御する。
When the external power input switch 60 is turned on, as shown in step S110 of FIG. 2, the
図2のステップS111に示すように、制御部80は、二次電池18の充電を開始したら、二次電池18の残存容量(SOC)を取得する。これは、初期の二次電池18の残存容量(SOC)に電流センサ62によって取得した電流を積算して残存容量(SOC)を計算してもよいし、電圧センサ63によって二次電池18の電圧を取得し、電圧と二次電池18の温度とから存容量(SOC)を求めるようにしてもよい。そして、図2のステップS112に示すように、二次電池18の残存容量(SOC)が、所定の値以上となったら、制御部80は電圧変換器20の二次側下アームスイッチング素子23のオンオフ動作を停止し、電圧変換器20の各スイッチング素子21,23,26,28を全てオフとする。そして、図2のステップS114に示すように、制御部80は、外部電源入力スイッチ60をオフとし、図2のステップS115に示すように、昇圧コンバータ30の上アームスイッチング素子31をオフとすると共に、システムメインリレー17をオフとして、外部電源70による二次電池18の充電動作を終了する。
As shown in step S <b> 111 of FIG. 2, the
以上、外部電源70の電圧が二次電池18の電圧VBよりも低い場合について説明したが、外部電源70の電圧が二次電池18の電圧VBと同一又は二次電池18の電圧VBよりも高い場合には、電圧変換器20の一次側の各スイッチング素子26,28を用い、最初に高圧コンデンサ13からの電圧を昇圧してキャパシタ19を外部電源70の電圧と同様の電圧まで昇圧し、その後、電圧変換器20の一次側の各スイッチング素子26,28をオンオフ動作させて外部電源70の電圧を高圧コンデンサ13の電圧VHまで降圧して二次電池18を充電する。
The case where the voltage of the
また、電圧変換器20によって二次電池18の電圧VBよりも高い電圧を出力して高圧コンデンサ13を二次電池18の電圧VBよりも高い電圧となるまで充電し、その後、昇圧コンバータ30の上アームスイッチング素子31をオンオフさせることによって高圧コンデンサ13の電圧を降圧して二次電池18を充電するようにしてもよい。
Further, the
以上説明した実施形態では、電動車両の電源系統に電圧変換器20を介して並列に接続したキャパシタ19に外部電源70との充電端子58,59を取り付けるという簡便な構成で、外部の直流電源によって車両に搭載された二次電池18を充電することができるという効果を奏する。また、電圧変換器20によって外部電源70の電圧を昇圧又は降圧して二次電池18を充電することができるので、多くの種類の電源に広く対応することが出きるという効果がある。また、最初に二次電池18によってキャパシタ19の電圧を外部電源の電圧と同じ電圧となるまで充電した後、外部電源入力スイッチ60をオンとして外部電源70とキャパシタ19とを接続するので接続の際に突入電流が流れないようにしてキャパシタ19の損傷を防止することが出来るという効果を奏する。
In the embodiment described above, the charging
図5を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。先に図1から図3を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図5に示すように、本実施形態は、図1から図3を参照して説明した実施形態の電圧変換器20を一次側の各スイッチング素子とダイオードとが無い昇圧のみを行う電圧変換器20aとしたものである。外部電源70の電圧が二次電池18の電圧よりも低い場合には、図1に示した実施形態の電圧変換器20のように、外部電源70の電圧を昇圧、降圧ともに出来る電圧変換器20ではなく、外部電源70の電圧を昇圧するだけが出来る電圧変換器20aとしてもよい。動作については、先に説明した実施形態と同様で、その効果も同様である。本実施形態は、先に説明した実施形態よりもスイッチング素子やダイオードの数か少なくなるためより簡便な構成で外部電源70によって二次電池18を充電することが出来るという効果を奏する。また、二次電池18の電圧VBが外部電源70の電圧よりも低い場合には、電圧変換器20の構成を図1に示す一次側上アームスイッチング素子26,一次側下アームスイッチング素子28、各ダイオード27,29、リアクトル25のみで構成され、外部電源70の電圧を降圧するのみ電圧変換器としてもよい。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Parts similar to those of the embodiment described above with reference to FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the
以上説明した各実施形態では、第1の蓄電装置を二次電池18、第2の蓄電装置をキャパシタ19とした場合について説明したが、第2の蓄電装置を二次電池としてもよいし、第1の蓄電装置をキャパシタとしてもよい。
In each of the embodiments described above, the case where the first power storage device is the
11 モータジェネレータ、12 インバータ、13 高圧コンデンサ、14 低圧コンデンサ、15 放電抵抗ラインリレー、16 放電抵抗、17 システムメインリレー、18 二次電池、19 キャパシタ、20,20a 電圧変換器、21 二次側上アームスイッチング素子、22 二次側上アームダイオード、23 二次側下アームスイッチング素子、24 二次側下アームダイオード、25,35 リアクトル、26 一次側上アームスイッチング素子、27 一次側上アームダイオード、28 一次側下アームスイッチング素子、29 一次側下アームダイオード、30 昇圧コンバータ、31 上アームスイッチング素子、32 上アームダイオード、33 下アームスイッチング素子、34 下アームダイオード、41,48,54 プラス側入出力線、43,44 接続点、45 高圧側入出力線、46,52 基準入出力線、47 低圧側入出力線、42,49,55 マイナス側入出力線、51 二次側入出力線、53a 接続線、53 一次側入出力線、56 プラス側充電線、57 マイナス側充電線、58,59 充電端子、60 外部電源入力スイッチ、61,63,65,68 電圧センサ、62,64 電流センサ、70 外部電源、71,72 充電プラグ、80 制御部、100 電源装置。 11 Motor Generator, 12 Inverter, 13 High Voltage Capacitor, 14 Low Voltage Capacitor, 15 Discharge Resistance Line Relay, 16 Discharge Resistance, 17 System Main Relay, 18 Secondary Battery, 19 Capacitor, 20, 20a Voltage Converter, 21 On Secondary Side Arm switching element, 22 Secondary side upper arm diode, 23 Secondary side lower arm switching element, 24 Secondary side lower arm diode, 25, 35 reactor, 26 Primary side upper arm switching element, 27 Primary side upper arm diode, 28 Primary side lower arm switching element, 29 Primary side lower arm diode, 30 Boost converter, 31 Upper arm switching element, 32 Upper arm diode, 33 Lower arm switching element, 34 Lower arm diode, 41, 48, 54 I / O line, 43, 44 connection point, 45 High voltage I / O line, 46, 52 Reference I / O line, 47 Low voltage I / O line, 42, 49, 55 Negative I / O line, 51 Secondary input Output line, 53a Connection line, 53 Primary side input / output line, 56 Positive side charging line, 57 Negative side charging line, 58, 59 Charging terminal, 60 External power input switch, 61, 63, 65, 68 Voltage sensor, 62, 64 current sensor, 70 external power source, 71, 72 charging plug, 80 control unit, 100 power supply device.
Claims (2)
電力を入出力する第2の入出力線が接続される第2の蓄電装置と、を有し、
前記第1の蓄電装置と前記第2の蓄電装置とは前記第1、第2の入出力線を介して並列に接続され、
前記第1の入出力線と第2の入出力線との接続点と前記第2の蓄電装置との間に設けられる電圧変換器と、を含む電源装置であって、
前記第2の蓄電装置は、外部電源と接続される充電端子を備え、
前記第2の蓄電装置と前記充電端子との間にオンオフスイッチが設けられ、
前記電圧変換器は複数のスイッチング素子を含み、
前記各スイッチング素子と前記オンオフスイッチとをオンオフする制御部を備え、
前記制御部は、
前記電圧変換器のスイッチング素子をオンオフさせて前記第1の蓄電装置の電力によって前記第2の蓄電装置を前記外部電源と略同電圧まで充電する第1の充電手段と、
前記第1の充電手段によって前記第2の蓄電装置を充電した後、前記オンオフスイッチをオンとして前記外部電源と前記第2の蓄電装置とを接続する外部電源接続手段と、
を有することを特徴とする電源装置。 A first power storage device to which a first input / output line for inputting and outputting power is connected;
A second power storage device to which a second input / output line for inputting / outputting electric power is connected,
The first power storage device and the second power storage device are connected in parallel via the first and second input / output lines,
The power supply device including a voltage converter provided between the connection point between the first input output line and the second input output line and said second power storage device,
The second power storage device includes a charging terminal connected to an external power source ,
An on / off switch is provided between the second power storage device and the charging terminal;
The voltage converter includes a plurality of switching elements,
A control unit for turning on and off each of the switching elements and the on / off switch;
The controller is
First charging means for turning on and off the switching element of the voltage converter and charging the second power storage device to substantially the same voltage as the external power source by the power of the first power storage device;
External power connection means for charging the second power storage device by the first charging means and then turning on the on / off switch to connect the external power source and the second power storage device ;
A power supply device comprising:
前記制御部は、
前記外部電源接続手段によって前記外部電源と前記第2の蓄電装置とを接続した後、前記電圧変換器のスイッチング素子をオンオフさせて前記外部電源の電力によって前記第1の蓄電装置を充電する第2の充電手段を有すること、
を特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 ,
The controller is
After connecting the external power supply and the second power storage device by the external power supply connection means, the switching device of the voltage converter is turned on and off to charge the first power storage device with the power of the external power supply Having a charging means of
A power supply characterized by.
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