JP5899330B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5899330B2
JP5899330B2 JP2014550823A JP2014550823A JP5899330B2 JP 5899330 B2 JP5899330 B2 JP 5899330B2 JP 2014550823 A JP2014550823 A JP 2014550823A JP 2014550823 A JP2014550823 A JP 2014550823A JP 5899330 B2 JP5899330 B2 JP 5899330B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
voltage
secondary battery
power supply
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014550823A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014087475A1 (ja
Inventor
良昭 山田
良昭 山田
孝幸 土屋
孝幸 土屋
邦彦 肥喜里
邦彦 肥喜里
幸一 井谷
幸一 井谷
範明 三宅
範明 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volvo Truck Corp
Original Assignee
Volvo Truck Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volvo Truck Corp filed Critical Volvo Truck Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP5899330B2 publication Critical patent/JP5899330B2/ja
Publication of JPWO2014087475A1 publication Critical patent/JPWO2014087475A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083—Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/0093—Converters characterised by their input or output configuration wherein the output is created by adding a regulated voltage to or subtracting it from an unregulated input
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4803—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode with means for reducing DC component from AC output voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

本発明は、負荷に電源を供給する電源装置に関するものである。
従来から、バッテリとキャパシタとを組み合わせて負荷に電源を供給する電源装置が用いられている。ＪＰ２００６−３４５６０６Ａには、バッテリとキャパシタとが並列に接続される車両用電源システムが開示されている。この電源システムでは、キャパシタとバッテリとから供給される電気エネルギによって、電動モータのインバータを駆動している。
しかしながら、ＪＰ２００６−３４５６０６Ａの電源システムでは、キャパシタの電圧がインバータを駆動可能な電圧よりも低下すると、キャパシタからの電気エネルギではモータの駆動ができなくなる。また、キャパシタは、放電時に電圧が緩やかに降下する二次電池とは異なり、放電時に電圧が直線的に降下する特性を有する。そのため、キャパシタの電圧が降下すると、電気エネルギが残存しているにも関わらず、キャパシタから電気エネルギを供給してインバータを駆動することができなくなっていた。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、キャパシタの電気エネルギを有効に活用することを目的とする。
本発明のある形態によれば、二次電池と、前記二次電池に並列に接続されるキャパシタと、を組み合わせて負荷に電源を供給する電源装置であって、前記二次電池に並列に接続され前記二次電池から供給される電流によってエネルギを蓄える一次コイルと、前記キャパシタに直列に接続され前記一次コイルから蓄えられたエネルギによって誘導電流が流れる二次コイルと、を有する絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを備える電源装置が提供される。
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る電源装置の電気回路図である。 図２は、本発明の第一の実施の形態に係る電源装置のブロック図である。 図３は、本発明の第二の実施の形態に係る電源装置の電気回路図である。 図４は、本発明の第二の実施の形態に係る電源装置のブロック図である。 図５は、本発明の第三の実施の形態に係る電源装置の電気回路図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
（第一の実施の形態）
以下、図１及び図２を参照して、本発明の第一の実施の形態に係る電源装置１００について説明する。
電源装置１００は、二次電池１と、二次電池１と並列に接続されるキャパシタ２とを組み合わせて負荷に電源を供給するものである。この負荷は、二次電池１及びキャパシタ２から電源が供給されて電動機５を駆動するインバータ５０である。電源装置１００は、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド車両）やＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ：電動車両）などに適用される。
まず、電源装置１００から電源が供給されるインバータ５０と、インバータ５０によって駆動される電動機５とについて説明する。
電動機５は、ＨＥＶやＥＶに搭載される駆動用モータである。電動機５は、三相交流で回転磁界を生成して駆動される三相誘導モータジェネレータである。電動機５は、Ｕ相，Ｖ相，及びＷ相をそれぞれ構成する複数のコイル（図示省略）を内周に有する固定子と、永久磁石を有し固定子の内周を回転する回転子とを備える。電動機５は、固定子が車体（図示省略）に固定され、回転子の回転軸が車輪の車軸（図示省略）に連結される。電動機５は、電気エネルギを車輪の回転に変換することが可能であるとともに、車輪の回転を電気エネルギに変換することが可能である。
インバータ５０は、二次電池１とキャパシタ２とから供給された直流電力から交流電力を生成する電圧電流変換機である。インバータ５０は、定格電圧が６００Ｖであり、駆動可能な最低電圧が３００Ｖである。この最低電圧が、負荷を駆動可能な最低電圧に該当する。
インバータ５０は、二次電池１とキャパシタ２とから供給された直流電力を、１２０度ずつ位相のずれたＵ相，Ｖ相，及びＷ相からなる三層の交流に変換して電動機５に供給する。
インバータ５０は、正側電力線５１ａと、負側電力線５１ｂと、Ｕ相電力線５１ｕと、Ｖ相電力線５１ｖと、Ｗ相電力線５１ｗとを有する。正側電力線５１ａは、二次電池１及びキャパシタ２の正極に接続される。負側電力線５１ｂは、二次電池１及びキャパシタ２の負極に接続される。正側電力線５１ａと負側電力線５１ｂとの間には、Ｕ相電力線５１ｕ，Ｖ相電力線５１ｖ，及びＷ相電力線５１ｗが設けられる。また、正側電力線５１ａと負側電力線５１ｂとの間には、二次電池１及びキャパシタ２とインバータ５０との間で授受される直流電流の電圧を平滑化する平滑コンデンサ５５が並列接続される。
インバータ５０は、六つのスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）５３ｕ，５４ｕ，５３ｖ，５４ｖ，５３ｗ，及び５４ｗを有している。これらのＩＧＢＴ５３ｕ〜５４ｗは、逆方向に並列接続される整流ダイオードを有するダイオード付きＩＧＢＴである。
ＩＧＢＴ５３ｕとＩＧＢＴ５４ｕとは、Ｕ相電力線５１ｕに直列に設けられる。Ｕ相電力線５１ｕは、ＩＧＢＴ５３ｕとＩＧＢＴ５４ｕとの間が、電動機５のＵ相を構成するコイルに接続される。ＩＧＢＴ５３ｖとＩＧＢＴ５４ｖとは、Ｖ相電力線５１ｖに直列に設けられる。Ｖ相電力線５１ｖは、ＩＧＢＴ５３ｖとＩＧＢＴ５４ｖとの間が、電動機５のＶ相を構成するコイルに接続される。ＩＧＢＴ５３ｗとＩＧＢＴ５４ｗとは、Ｗ相電力線５１ｗに直列に設けられる。Ｗ相電力線５１ｗは、ＩＧＢＴ５３ｗとＩＧＢＴ５４ｗとの間が、電動機５のＷ相を構成するコイルに接続される。
インバータ５０は、ＩＧＢＴ５３ｕ，５４ｕ，５３ｖ，５４ｖ，５３ｗ，及び５４ｗが、モータコントローラ（図示省略）によって制御されることによって、交流電流を生成して電動機５を駆動している。
次に、電源装置１００の構成について説明する。
電源装置１００は、二次電池１と、キャパシタ２と、二次電池１の電気エネルギを利用してキャパシタ２にバイアス電圧を付加する絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、単に「ＤＣ−ＤＣコンバータ」と称する）３０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御するコントローラ４０（図２参照）とを備える。
二次電池１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の化学電池である。ここでは、二次電池１の電圧は、６００Ｖに設定される。二次電池１には、電圧を検出し、対応する信号をコントローラ４０に送信する二次電池電圧検出器１ａ（図２参照）が設けられる。
キャパシタ２は、直列に複数接続して所望の電圧に設定されるとともに、並列に複数接続して所望の蓄電容量に設定される電気二重層キャパシタである。ここでは、キャパシタ２の電圧は、３００Ｖに設定される。キャパシタ２には、電圧を検出し、対応する信号をコントローラ４０に送信するキャパシタ電圧検出器２ａ（図２参照）が設けられる。
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、二次電池１に並列に接続される一次コイル３１と、キャパシタ２に直列に接続される二次コイル３２と、一次コイル３１に流れる電流によってエネルギが蓄積されるトランスコア３３と、一次コイル３１と直列に設けられるスイッチング素子としてのＩＧＢＴ３４と、二次コイル３２に並列接続される平滑コンデンサ３５とを有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、キャパシタ２の電圧との合計が設定電圧となるように二次コイル３２から出力される電圧を調整するフライバック式コンバータである。
一次コイル３１は、二次電池１からの電流が直接供給されるものである。一次コイル３１には、コントローラ４０によってＩＧＢＴ３４がスイッチングされることで、間歇的に電流が流れる。一次コイル３１は、二次電池１から供給される電流によってトランスコア３３にエネルギを蓄積する。
トランスコア３３は、ＩＧＢＴ３４がオンに切り換えられると、一次コイル３１に流れる電流によって磁化される。これにより、トランスコア３３には、磁気エネルギが蓄積される。トランスコア３３に蓄積された磁気エネルギは、ＩＧＢＴ３４がオフに切り換えられると、二次コイル３２に流れる誘導電流に変換される。
二次コイル３２には、一次コイル３１からトランスコア３３に蓄えられたエネルギによって誘導電流が流れる。二次コイル３２には、二次電池１の電圧と比較して低い電圧の誘導電流が流れる。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、降圧コンバータである。
ＩＧＢＴ３４は、コントローラ４０によってチョッパ制御される。ＩＧＢＴ３４は、チョッパ制御のデューティ比を変更することによって、二次コイル３２に流れる誘導電流の電圧を調整する。二次コイル３２に流れる誘導電流は、ＩＧＢＴ３４のデューティ比が高くなるほど高電圧となる。
平滑コンデンサ３５は、ＩＧＢＴ３４がチョッパ制御されることによって二次コイル３２に間歇的に流れる誘導電流の電圧を平滑化する。これにより、二次コイル３２に流れる誘導電流は、電圧が略一定の直流電流となる。
コントローラ４０（図２参照）は、電源装置１００の制御を行うものである。コントローラ４０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータである。ＲＡＭは、ＣＰＵの処理におけるデータを記憶する。ＲＯＭは、ＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶する。Ｉ／Ｏインターフェースは、接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどを、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって、電源装置１００の制御が実現される。
コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して、キャパシタ２の電圧との合計が二次電池１の電圧と同一となるように、二次コイル３２から出力される電流の電圧を調整する。この二次コイル３２から出力される電流の電圧が、設定電圧に該当する。これにより、電源装置１００では、以下のような制御が可能となる。
次に、電源装置１００の作用について説明する。
二次電池１とキャパシタ２とがともにフル充電されている場合には、コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して二次電池１の電圧を３００Ｖに降圧し、二次コイル３２からキャパシタ２にバイアス電圧を付加する。これにより、キャパシタ２の電圧とバイアス電圧との合計は６００Ｖとなり、二次電池１の電圧と等しくなる。よって、二次電池１とキャパシタ２とからインバータ５０に電源を供給して電動機５を駆動することができる。
キャパシタ２からインバータ５０に電源を供給して電動機５を駆動すると、キャパシタ２の電圧は比例的に降下する。このとき、コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して、二次電池１の電圧を３００Ｖよりもキャパシタ２の電圧降下分だけ高い電圧に降圧する。
具体的には、例えば、キャパシタ２の電圧が２５０Ｖまで降下した場合には、コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して二次電池１の電圧を６００Ｖから３５０Ｖに降圧し、二次コイル３２からキャパシタ２にバイアス電圧を付加する。これにより、キャパシタ２の電圧とバイアス電圧との合計は６００Ｖとなり、二次電池１の電圧と等しくなる。よって、この場合にも、二次電池１とキャパシタ２とからインバータ５０に電源を供給して電動機５を駆動することができる。
そして、このまま二次電池１とキャパシタ２とによるインバータ５０への電源の供給を続けると、キャパシタ２の電圧が降下して０Ｖに近づく。このとき、コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して、二次電池１の電圧を殆ど降下させずに、二次コイル３２からキャパシタ２に６００Ｖ近くのバイアス電圧を付加する。これにより、キャパシタ２の電圧とバイアス電圧との合計を６００Ｖとすることができる。よって、キャパシタ２の電圧が略０Ｖとなるまで、インバータ５０に電源を供給して電動機５を駆動することができる。
従来は、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回ると、キャパシタ２内に電気エネルギが残存しているにも関わらず、キャパシタ２の電気エネルギを用いてインバータ５０を駆動することはできなかった。インバータ５０を駆動可能な最低電圧は３００Ｖであるため、キャパシタ２の電圧が３００Ｖを下回ると、キャパシタ２の電気エネルギを用いてインバータ５０を駆動することはできなかった。
これに対して、電源装置１００では、キャパシタ２の電圧が降下したときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して、二次電池１からキャパシタ２にバイアス電圧を付加することができる。よって、キャパシタ２の電圧が降下しても、バイアス電圧によって見かけ上の電圧を上昇させることで、キャパシタ２内に残存している電気エネルギをインバータ５０に供給して電動機５を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
また、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用できるため、同じ電気エネルギをインバータ５０に出力するために必要なキャパシタ２の容量を小さくできる。よって、キャパシタ２の小型軽量化が可能である。具体的には、６００Ｖのキャパシタを３００Ｖに降下するまで使用する場合と比較すると、キャパシタ２は、約２５％小さな容量で、同等の電気エネルギを出力することができる。よって、キャパシタ２の重量や設置スペースは約２５％低減され、その分だけコストも削減することができる。
以上の第一の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
キャパシタ２の電圧が降下したときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０によって、二次電池１からキャパシタ２にバイアス電圧を付加することができる。よって、キャパシタ２の電圧が降下しても、バイアス電圧によって見かけ上の電圧を上昇させることで、キャパシタ２内に残存している電気エネルギをインバータ５０に供給して電動機５を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
（第二の実施の形態）
以下、図３及び図４を参照して、本発明の第二の実施の形態に係る電源装置２００について説明する。なお、以下に示す各実施の形態では、前述した実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
第二の実施の形態では、二次電池１の電圧を昇圧してインバータ５０に電流を供給可能な非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、単に「ＤＣ−ＤＣコンバータ」と称する。）６０を備える点で、第一の実施の形態とは相違する。
電源装置２００は、二次電池１と、二次電池１と並列に接続されるキャパシタ２とを組み合わせてインバータ５０に電源を供給するものである。
電源装置２００は、二次電池１と、キャパシタ２と、キャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に電流を供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータ６０と、二次電池１の電気エネルギを利用してキャパシタ２にバイアス電圧を付加するＤＣ−ＤＣコンバータ３０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御するコントローラ４０（図４参照）とを備える。
ＤＣ−ＤＣコンバータ６０は、二次電池１の電圧を昇圧してインバータ５０に電力を供給するとともに、インバータ５０からの回生電力を降圧して二次電池１に充電可能である。ＤＣ−ＤＣコンバータ６０は、二次電池１の下流に設けられるリアクトル６１と、リアクトル６１と電動機５の上流との間に設けられる降圧制御トランジスタ６２と、リアクトル６１と電動機５の下流との間に設けられる昇圧制御トランジスタ６３と、二次電池１と並列に接続される平滑コンデンサ６４とを備える。
リアクトル６１は、昇圧制御トランジスタ６３がオンのときにエネルギを蓄積する。そして、昇圧制御トランジスタ６３がオフになったときには、二次電池１から入力される電圧と、リアクトル６１に蓄積されたエネルギによる誘導起電力とが出力される。これにより、リアクトル６１は、昇圧制御トランジスタ６３によるスイッチングによって、入力電圧を昇圧して出力することが可能である。
昇圧制御トランジスタ６３は、コントローラ４０によってスイッチングされる。昇圧制御トランジスタ６３は、逆方向に並列接続される整流ダイオードを有するダイオード付きＩＧＢＴである。昇圧制御トランジスタ６３は、リアクトル６１の電流をスイッチングして、電動機５へ供給される供給電圧を誘導起電力によって昇圧することが可能である。
昇圧制御トランジスタ６３がオンにスイッチングされると、二次電池１の正極からの電流は、リアクトル６１と昇圧制御トランジスタ６３とを経由して二次電池１の負極に流れる。この電流のループによって、リアクトル６１にエネルギが蓄積される。
降圧制御トランジスタ６２は、コントローラ４０によってスイッチングされる。降圧制御トランジスタ６２は、逆方向に並列接続される整流ダイオードを有するダイオード付きＩＧＢＴである。降圧制御トランジスタ６２は、スイッチングによって電動機５からの充電電圧を降圧可能なものである。降圧制御トランジスタ６２は、電動機５が発電した電力を、チョッパ制御によって降圧して二次電池１に充電するものである。
平滑コンデンサ６４は、降圧制御トランジスタ６２がチョッパ制御を行って出力された電圧を平滑化するものである。これにより、電動機５によって発電された電力を二次電池１に充電する際の電圧を平滑化して安定させることができる。
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、二次電池１に並列に接続される一次コイル３１と、キャパシタ２に直列に接続される二次コイル３２と、一次コイル３１に流れる電流によってエネルギが蓄積されるトランスコア３３と、一次コイル３１と直列に設けられるスイッチング素子としてのＩＧＢＴ３４と、二次コイル３２に並列接続される平滑コンデンサ３５とを有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、第一の実施の形態と同様である。ここでは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の構成についての詳細な説明は省略する。
一次コイル３１には、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０によって昇圧された二次電池１の電流が供給される。そのため、二次コイル３２からキャパシタ２に付加されるバイアス電圧の大きさは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０とＤＣ−ＤＣコンバータ６０との協調制御によって調整されることとなる。よって、二次コイル３２からキャパシタ２に付加されるバイアス電圧の大きさをより細やかに調整することが可能である。
以上の第二の実施の形態によれば、キャパシタ２の電圧が降下したときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０とＤＣ−ＤＣコンバータ６０との協調制御によって、二次電池１からキャパシタ２にバイアス電圧を付加することができる。よって、第一の実施の形態と同様に、キャパシタ２の電圧が降下しても、バイアス電圧によって見かけ上の電圧を上昇させることで、キャパシタ２内に残存している電気エネルギをインバータ５０に供給して電動機５を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
また、二次電池１の電圧を昇圧してインバータ５０に電流を供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータ６０が設けられることで、第一の実施の形態と比較して電圧の低い二次電池１を使用することが可能である。したがって、キャパシタ２の重量や設置スペースが低減されるとともに、二次電池１の重量や設置スペースも低減され、その分だけコストも削減することができる。
なお、車両の制動時には、まず、電動機５によって発電した電気エネルギをキャパシタ２に充電する。キャパシタ２が満充電となったら、コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０を作動させて、電動機５が発電する電気エネルギを降圧して二次電池１に充電する。このとき、二次電池１の充電に適した電圧及び電流に調整することができるため、二次電池１を効率よく充電することが可能である。
（第三の実施の形態）
以下、図５を参照して、本発明の第三の実施の形態に係る電源装置３００について説明する。
第三の実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０を備える点では第二の実施の形態と共通するが、一次コイル３１に二次電池１からの電流が直接供給される点で、第二の実施の形態とは相違する。
電源装置３００は、二次電池１と、二次電池１と並列に接続されるキャパシタ２とを組み合わせてインバータ５０に電源を供給するものである。
電源装置３００は、二次電池１と、キャパシタ２と、キャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に電流を供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータ６０と、二次電池１の電気エネルギを利用してキャパシタ２にバイアス電圧を付加するＤＣ−ＤＣコンバータ３０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御するコントローラ４０（図４参照）とを備える。
一次コイル３１には、二次電池１の電流がＤＣ−ＤＣコンバータ６０を介さずに直接供給される。これにより、電源装置３００では、以下のような制御が可能となる。
次に、電源装置３００の作用について説明する。
キャパシタ２がフル充電されている状態でキャパシタ２からインバータ５０に電源を供給する場合には、コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０とＤＣ−ＤＣコンバータ３０とをともに非作動状態とする。これにより、キャパシタ２からインバータ５０に電源が供給されて電動機５が駆動される。
キャパシタ２からインバータ５０に電源を供給して電動機５を駆動すると、キャパシタ２の電圧は比例的に降下する。このとき、コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０を非作動状態としたまま、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して、二次コイル３２からキャパシタ２にバイアス電圧を付与する。これにより、キャパシタ２の電圧が降下しても、バイアス電圧によって見かけ上の電圧を上昇させることで、キャパシタ２内に残存している電気エネルギをインバータ５０に供給して電動機５を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
一方、二次電池１からインバータ５０に電源を供給する場合には、コントローラ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を非作動状態としたまま、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０を昇圧制御する。これにより、二次電池１の電圧を昇圧してインバータ５０に供給して電動機５を駆動することができる。なお、このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０を制御して、二次電池１の電圧がキャパシタ２の電圧と同一となるように昇圧する必要がある。
キャパシタ２の電圧が充分に高くない場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０を制御して二次電池１からインバータ５０に電源を供給するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を制御して二次コイル３２からキャパシタ２にバイアス電圧を付与する。これにより、二次電池１からインバータ５０に供給される電源がインバータ５０に供給されないでキャパシタ２に充電されることが防止される。
以上の第三の実施の形態によれば、キャパシタ２の電圧が降下したときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０によって、二次電池１からキャパシタ２にバイアス電圧を付加することができる。よって、第一及び第二の実施の形態と同様に、キャパシタ２の電圧が降下しても、バイアス電圧によって見かけ上の電圧を上昇させることで、キャパシタ２内に残存している電気エネルギをインバータ５０に供給して電動機５を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ６０とＤＣ−ＤＣコンバータ３０とが設けられることで、二次電池１のみからのインバータ５０への電源の供給と、キャパシタ２のみからのインバータ５０への電源の供給とがともに可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば、上述した実施の形態における電圧などの数値は例示したものであり、これらの数値に限定されるものではない。
また、上述した実施の形態では、電源装置１００，２００，３００はコントローラ４０によって制御され、インバータ５０はモータコントローラ（図示省略）によって制御される。これに代えて、電源装置１００，２００，３００とインバータ５０とを単一のコントローラによって制御するようにしてもよい。
また、上述した各々のＩＧＢＴは、逆方向に並列接続される整流ダイオードを有するダイオード付きＩＧＢＴである。これに代えて、ダイオードを内蔵しないＩＧＢＴと、ＩＧＢＴに逆方向に並列接続される整流ダイオードとを、それぞれ別々に設けてもよい。また、ＩＧＢＴに代えて、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などの他のトランジスタをスイッチング素子として用いてもよい。
この発明の実施例が包含する排他的性質又は特徴は、以下のようにクレームされる。

Claims (8)

  1. 二次電池と、前記二次電池に並列に接続されるキャパシタと、を組み合わせて負荷に電源を供給する電源装置であって、
    前記二次電池に並列に接続され前記二次電池から供給される電流によってエネルギを蓄える一次コイルと、前記キャパシタに直列に接続され前記一次コイルから蓄えられたエネルギによって誘導電流が流れる二次コイルと、を有する絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを備える電源装置。
  2. 請求項１に記載の電源装置において、
    前記絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記キャパシタの電圧との合計が設定電圧となるように前記二次コイルから出力される電流の電圧を調整するフライバック式コンバータである電源装置。
  3. 請求項１又は２に記載の電源装置において、
    前記一次コイルには、前記二次電池からの電流が直接供給される電源装置。
  4. 請求項３に記載の電源装置において、
    前記絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記キャパシタの電圧との合計が前記二次電池の電圧と同一となるように前記二次コイルから出力する電流の電圧を調整する電源装置。
  5. 請求項１又は２に記載の電源装置において、
    前記二次電池の電圧を昇圧して前記負荷に電流を供給するとともに、前記負荷からの回生電流を降圧して前記二次電池に充電可能な非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを更に備える電源装置。
  6. 請求項５に記載の電源装置において、
    前記一次コイルには、前記非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータによって昇圧された前記二次電池の電流が供給される電源装置。
  7. 請求項５に記載の電源装置において、
    前記一次コイルには、前記二次電池からの電流が前記非絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを介さずに直接供給される電源装置。
  8. 請求項１から７のいずれか一つに記載の電源装置において、
    前記負荷は、前記二次電池及び前記キャパシタから電源が供給されて電動機を駆動するインバータである電源装置。
JP2014550823A 2012-12-04 2012-12-04 電源装置 Active JP5899330B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/081327 WO2014087475A1 (ja) 2012-12-04 2012-12-04 電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5899330B2 true JP5899330B2 (ja) 2016-04-06
JPWO2014087475A1 JPWO2014087475A1 (ja) 2017-01-05

Family

ID=50882926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014550823A Active JP5899330B2 (ja) 2012-12-04 2012-12-04 電源装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9520806B2 (ja)
EP (1) EP2930835B1 (ja)
JP (1) JP5899330B2 (ja)
CN (1) CN104838573B (ja)
WO (1) WO2014087475A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5862631B2 (ja) * 2013-10-08 2016-02-16 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
US9809119B2 (en) * 2015-01-13 2017-11-07 General Electric Company Bi-directional DC-DC power converter for a vehicle system
JP6657820B2 (ja) * 2015-11-12 2020-03-04 三菱自動車工業株式会社 車両の電源装置
US10862401B2 (en) * 2018-10-26 2020-12-08 Lear Corporation Tandem DC/DC converter for a vehicle battery charger
US10989760B2 (en) * 2018-12-27 2021-04-27 Bloom Energy Corporation System and method for impedance testing DC power sources

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118974A (ja) * 2000-10-03 2002-04-19 Nec Mobile Energy Kk 電池パック
JP2003143713A (ja) * 2001-11-05 2003-05-16 Komatsu Ltd ハイブリッド電源システム
JP2004140959A (ja) * 2002-10-21 2004-05-13 Toyota Motor Corp 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2006345606A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Toyota Motor Corp 車両用電源システムおよび車両
JP2010233419A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Fuji Electric Systems Co Ltd モータ駆動装置及び電動車両
JP2010273428A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Mitsubishi Electric Corp 車両用駆動電源装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU44443A1 (ja) * 1962-09-27 1963-11-14
US4504896A (en) * 1981-03-18 1985-03-12 Rca Corporation Switching dc-to-dc converters
US7649335B2 (en) 2005-06-07 2010-01-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicular power supply system and vehicle
US7990098B2 (en) * 2007-07-30 2011-08-02 GM Global Technology Operations LLC Series-coupled two-motor drive using double-ended inverter system
TW201143267A (en) * 2010-05-31 2011-12-01 Univ Nat Cheng Kung Multi-winding high step-up DC-DC converter
US8368362B2 (en) * 2010-09-02 2013-02-05 National Formosa University Boost-forward-flyback high gain converter
WO2012140746A1 (ja) * 2011-04-13 2012-10-18 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源装置およびその制御方法
US9559620B2 (en) * 2012-02-23 2017-01-31 Nissan Motor Co., Ltd. Power supply device and method of controlling the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002118974A (ja) * 2000-10-03 2002-04-19 Nec Mobile Energy Kk 電池パック
JP2003143713A (ja) * 2001-11-05 2003-05-16 Komatsu Ltd ハイブリッド電源システム
JP2004140959A (ja) * 2002-10-21 2004-05-13 Toyota Motor Corp 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2006345606A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Toyota Motor Corp 車両用電源システムおよび車両
JP2010233419A (ja) * 2009-03-30 2010-10-14 Fuji Electric Systems Co Ltd モータ駆動装置及び電動車両
JP2010273428A (ja) * 2009-05-20 2010-12-02 Mitsubishi Electric Corp 車両用駆動電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104838573A (zh) 2015-08-12
US9520806B2 (en) 2016-12-13
EP2930835A4 (en) 2016-07-20
WO2014087475A1 (ja) 2014-06-12
EP2930835A1 (en) 2015-10-14
US20150326066A1 (en) 2015-11-12
JPWO2014087475A1 (ja) 2017-01-05
CN104838573B (zh) 2017-07-28
EP2930835B1 (en) 2021-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5876939B2 (ja) 電源装置
US7816805B2 (en) Power supply system with multiphase motor and multiphase inverter
US10562404B1 (en) Integrated onboard chargers for plug-in electric vehicles
JP6668930B2 (ja) 電力変換装置および電動車両の制御装置
JP3692993B2 (ja) 駆動装置および動力出力装置
JP5365586B2 (ja) 電力変換装置
JP2007068362A5 (ja)
JP5899330B2 (ja) 電源装置
JP6055486B2 (ja) 電源装置
JP2010098851A (ja) 電動車両
JP5876940B2 (ja) 電源装置
JP2016007118A (ja) 回転電機システム
JP2011172306A (ja) Ｐｗｍインバータ装置及びｐｗｍインバータ制御方法
JP2010004728A (ja) 電力変換装置
JP5947528B2 (ja) 車両用駆動装置、車両及び非接触充電システム
JP2009219232A (ja) 電源装置、およびこれを用いた電源システム
JP2018133946A (ja) 電気自動車
WO2019130888A1 (ja) モータ制御装置
WO2019130676A1 (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160216

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160307

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5899330

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250