JP6700060B2 - Power system - Google Patents

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Description

本発明は、電源システムに関する。   The present invention relates to a power supply system.

特許文献１は、車両用電源システムの一例を開示する。特許文献１に記載されている車両用電源システムは、直流電圧変換を行う非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備え、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの入出力側に充放電可能な第１電源と第１電源より定格電圧が高い第２電源とがそれぞれ接続されている。この車両用電源システムでは、高電圧側の第２電源の電圧が低電圧側の第１電源の電圧を下回った場合に発生する第１電源から第２電源側への突入電流を次の構成によって防止している。すなわち、特許文献１に記載されている車両用電源システムは、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの第１電源側の端子と第２電源側の端子とをトランジスタを介して接続し、第２電源の電圧が第１電源の電圧より低下した場合に、このトランジスタに流れる電流を一定電流とするフィードバック制御を実行する。この構成によって特許文献１に記載されている車両用電源システムでは突入電流の発生が防止される。   Patent Document 1 discloses an example of a vehicle power supply system. The vehicle power supply system described in Patent Document 1 includes a non-insulated DC/DC converter that performs direct-current voltage conversion, and a first power supply and a first power source that can be charged and discharged on the input/output side of the non-insulated DC/DC converter. A second power source having a rated voltage higher than that of the first power source is connected to each. In this vehicle power supply system, the inrush current from the first power supply to the second power supply side generated when the voltage of the second power supply on the high voltage side becomes lower than the voltage of the first power supply on the low voltage side is configured by the following configuration. To prevent. That is, the vehicle power supply system described in Patent Document 1 connects the first power supply side terminal and the second power supply side terminal of the non-insulated DC/DC converter via the transistor, and When the voltage is lower than the voltage of the first power supply, feedback control is performed to make the current flowing through this transistor a constant current. With this configuration, generation of an inrush current is prevented in the vehicle power supply system described in Patent Document 1.

特開２００７−１０４８６５号公報JP, 2007-104865, A

特許文献１に記載されている電源システムでは、第１電源と第２電源との間に設けたトランジスタによる定電流制御によって突入電流が防止される。しかしながら、定電流制御を行うために、回路構成が複雑化してしまったり、部品点数が増加してしまったりする。そのため、大きさやコストが増加してしまうという課題がある。   In the power supply system described in Patent Document 1, inrush current is prevented by constant current control by a transistor provided between the first power supply and the second power supply. However, since the constant current control is performed, the circuit configuration becomes complicated and the number of parts increases. Therefore, there is a problem that the size and cost increase.

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、簡単な構成で突入電流の発生を防止することができる電源システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply system capable of preventing the occurrence of an inrush current with a simple configuration.

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、充放電可能な第１電源が接続される低電圧側電源端子と充放電可能な第２電源が接続される高電圧側電源端子とを有し、前記低電圧側電源端子と前記高電圧側電源端子との間で直流電圧変換を行う非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１電源と前記低電圧側電源端子との間にドレイン端子およびソース端子が接続されたトランジスタと、所定の抵抗値を有するゲート抵抗を介して前記トランジスタのゲート端子へ充電または放電を行う駆動回路と、を備え、前記駆動回路は、前記トランジスタをオンさせて前記第１電源を前記低電圧側電源端子に接続する場合、前記所定の抵抗値に基づいて前記第１電源から前記トランジスタおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記高電圧側電源端子へ流れる電流のピーク値を低減する、電源システムである。   In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention includes a low-voltage side power supply terminal to which a chargeable/dischargeable first power supply is connected and a high-voltage side power supply terminal to which a chargeable/dischargeable second power supply is connected. Then, a non-insulated DC/DC converter that performs DC voltage conversion between the low-voltage side power supply terminal and the high-voltage side power supply terminal, and a drain between the first power supply and the low-voltage side power supply terminal A transistor having a terminal and a source terminal connected to each other, and a drive circuit for charging or discharging the gate terminal of the transistor via a gate resistor having a predetermined resistance value, the drive circuit turning on the transistor. And connecting the first power supply to the low-voltage power supply terminal, the current flowing from the first power supply to the high-voltage power supply terminal via the transistor and the DC/DC converter based on the predetermined resistance value. It is a power supply system that reduces the peak value of.

また、本発明の本発明の一態様は、上記の電源システムであって、前記トランジスタの突入電流と発生損失とオン時間とが所定の範囲に収まるように前記所定の抵抗値が設定されている。   Further, according to one aspect of the present invention, in the power supply system described above, the predetermined resistance value is set such that the inrush current, the generated loss, and the on-time of the transistor fall within a predetermined range. ..

また、本発明の本発明の一態様は、上記の電源システムであって、前記第２電源がコンタクタを介して前記高電圧側電源端子に接続されていて、前記高電圧側電源端子の電圧が前記第１電源の電圧より低い場合、前記コンタクタが開状態のときに前記トランジスタがオンして前記第１電源を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続し、前記高電圧側電源端子の電圧が前記第１電源の電圧とほぼ一致した場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを起動して昇圧動作を行い、前記高電圧側電源端子の電圧が前記第２電源の電圧とほぼ一致した場合に前記コンタクタが閉状態とされて前記高電圧側電源端子に前記第２電源が接続される。   One aspect of the present invention is the power supply system described above, wherein the second power supply is connected to the high voltage side power supply terminal via a contactor, and the voltage of the high voltage side power supply terminal is When the voltage is lower than the voltage of the first power supply, the transistor is turned on to connect the first power supply to the DC/DC converter when the contactor is in an open state, and the voltage of the high-voltage side power supply terminal is the first voltage. When the voltage of the power supply is substantially the same, the DC/DC converter is activated to perform the boosting operation, and when the voltage of the high voltage side power supply terminal is substantially the same as the voltage of the second power supply, the contactor is closed. Then, the second power source is connected to the high voltage side power source terminal.

本発明によれば、駆動回路が、所定の抵抗値を有するゲート抵抗を介してトランジスタのゲート端子を充電または放電するので、所定の抵抗値に基づいて第１電源からトランジスタおよびＤＣ／ＤＣコンバータを介して高電圧側電源端子へ流れる電流のピーク値が低減される。これによれば、ゲート抵抗の抵抗値を適切な値に設定するだけで突入電流の発生を防止することができ、構成を簡単化することができる。   According to the present invention, since the drive circuit charges or discharges the gate terminal of the transistor through the gate resistor having a predetermined resistance value, the transistor and the DC/DC converter are connected from the first power supply based on the predetermined resistance value. The peak value of the current flowing through the high-voltage side power supply terminal via this is reduced. According to this, generation of an inrush current can be prevented only by setting the resistance value of the gate resistance to an appropriate value, and the configuration can be simplified.

本発明の一実施形態の概略構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the schematic structure of one Embodiment of this invention. 図１に示した双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の構成例を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 shown in FIG. 1. 図１に示した接続遮断部１２の構成例を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a connection cutoff unit 12 shown in FIG. 1. 図１に示した電源システム１０の動作特性のシミュレーション結果の一例を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a simulation result of operating characteristics of the power supply system 10 shown in FIG. 1.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の概略構成を示したブロック図である。図１に示した本実施形態の電源システム１０は、自動車用直流４８Ｖ電源システム１に含まれている。図１に示した電源システム１０は、双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、接続遮断部１２とを備える。また、電源システム１０は、高電圧側電源端子１６と、高電圧側接地端子１７と、低電圧側電源端子１８と、低電圧側接地端子１９とを備える。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention. The power supply system 10 of the present embodiment shown in FIG. 1 is included in the automobile 48V DC power supply system 1. The power supply system 10 shown in FIG. 1 includes a bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 and a connection breaker 12. The power supply system 10 also includes a high voltage side power supply terminal 16, a high voltage side grounding terminal 17, a low voltage side power supply terminal 18, and a low voltage side grounding terminal 19.

高電圧側電源端子１６には、充放電可能な第２電源の一構成例である４８Ｖバッテリ３０の正極端子が、フューズ３４とコンタクタ３５とを介して接続されている。４８Ｖバッテリ３０は、例えばリチウムイオンバッテリである。また、高電圧側電源端子１６には、補機モータ３１、システムＥＣＵ（電子制御ユニット）３２等の４８Ｖ直流電力系の電気負荷３３が接続されている。一方、低電圧側電源端子１８には、充放電可能な第１電源の一構成例である１２Ｖバッテリ２０の正極端子が接続されている。１２Ｖバッテリ２０は、例えば鉛バッテリである。また、低電圧側電源端子１８には、補機モータ２１、システムＥＣＵ２２等の１２Ｖ直流電力系の電気負荷２３が接続されている。また、高電圧側接地端子１７と低電圧側接地端子１９とは共通の車体アースに接続されている。   The high voltage side power supply terminal 16 is connected to a positive electrode terminal of a 48V battery 30, which is one configuration example of a chargeable/dischargeable second power supply, via a fuse 34 and a contactor 35. The 48V battery 30 is, for example, a lithium ion battery. An electric load 33 of a 48V DC power system such as an auxiliary motor 31, a system ECU (electronic control unit) 32, etc. is connected to the high voltage side power supply terminal 16. On the other hand, the low voltage side power supply terminal 18 is connected to a positive electrode terminal of a 12V battery 20, which is a configuration example of a first power supply capable of charging and discharging. The 12V battery 20 is, for example, a lead battery. Further, an electric load 23 of a 12V DC power system such as an auxiliary motor 21 and a system ECU 22 is connected to the low voltage side power supply terminal 18. Further, the high voltage side ground terminal 17 and the low voltage side ground terminal 19 are connected to a common vehicle body ground.

双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、高電圧側電源端子４１と、高電圧側接地端子４２と、低電圧側電源端子４３と、低電圧側接地端子４４とを備える。高電圧側電源端子４１は高電圧側電源端子１６に接続されている。高電圧側接地端子４２は高電圧側接地端子１７に接続されている。低電圧側電源端子４３は接続遮断部１２が備える２個のトランジスタ１４および１５を介して低電圧側電源端子１８に接続されている。低電圧側接地端子４４は低電圧側接地端子１９に接続されている。双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は低電圧側電源端子４３と高電圧側電源端子４１との間で直流電圧変換を行う。ただし、この構成では、トランジスタ１４およびトランジスタ１５が各端子間に介在しているため低電圧側電源端子１８の電圧と低電圧側電源端子４３の電圧とは異なる。そのため、双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、低電圧側電源端子１８において低電圧側の制御電圧を検出してもよい。なお、トランジスタ１４および１５はそれぞれ複数のトランジスタが並列に接続された構成であってもよい。   The bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 includes a high-voltage side power supply terminal 41, a high-voltage side ground terminal 42, a low-voltage side power supply terminal 43, and a low-voltage side ground terminal 44. The high voltage side power supply terminal 41 is connected to the high voltage side power supply terminal 16. The high-voltage side ground terminal 42 is connected to the high-voltage side ground terminal 17. The low-voltage power supply terminal 43 is connected to the low-voltage power supply terminal 18 via the two transistors 14 and 15 included in the connection breaker 12. The low voltage side ground terminal 44 is connected to the low voltage side ground terminal 19. The bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 performs DC voltage conversion between the low voltage side power supply terminal 43 and the high voltage side power supply terminal 41. However, in this configuration, the voltage of the low-voltage side power supply terminal 18 and the voltage of the low-voltage side power supply terminal 43 are different because the transistor 14 and the transistor 15 are interposed between the terminals. Therefore, the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 may detect the low-voltage side control voltage at the low-voltage side power supply terminal 18. Each of the transistors 14 and 15 may have a configuration in which a plurality of transistors are connected in parallel.

接続遮断部１２は、駆動回路１３とトランジスタ１４とトランジスタ１５を備える。トランジスタ１４および１５はｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）である。トランジスタ１４とトランジスタ１５は、電源逆接続防止と双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の内部短絡防止のために、それぞれの内部ダイオードを逆向きに直列接続される。この場合、トランジスタ１４のドレイン端子とトランジスタ１５のドレイン端子とが接続されている。トランジスタ１４のソース端子は低電圧側電源端子４３に接続されている。トランジスタ１５のソース端子は低電圧側電源端子１８に接続されている。トランジスタ１４のゲート端子とトランジスタ１５のゲート端子は駆動回路１３に接続されている。なお、上記内部ダイオードは、寄生ダイオード（ボディダイオード）と意図的に実装された環流ダイオードの両方の意味を含む。また、トランジスタ１４および１５はそれぞれ複数のトランジスタが並列に接続された構成であってもよい。   The connection breaker 12 includes a drive circuit 13, a transistor 14, and a transistor 15. Transistors 14 and 15 are n-channel MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors). The internal diodes of the transistor 14 and the transistor 15 are connected in series in opposite directions in order to prevent a reverse connection of the power supply and an internal short circuit of the bidirectional non-insulating DC/DC converter 11. In this case, the drain terminal of the transistor 14 and the drain terminal of the transistor 15 are connected. The source terminal of the transistor 14 is connected to the low voltage side power supply terminal 43. The source terminal of the transistor 15 is connected to the low voltage side power supply terminal 18. The gate terminal of the transistor 14 and the gate terminal of the transistor 15 are connected to the drive circuit 13. The internal diode includes both a parasitic diode (body diode) and a freewheeling diode intentionally mounted. Further, each of the transistors 14 and 15 may have a configuration in which a plurality of transistors are connected in parallel.

次に、図２を参照して、図１に示した双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の構成例について説明する。図２に示した双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、例えば、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ４６を並列に接続し、位相をずらして動作させるインターリーブ方式を適用することができる。図２に示した双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、高電圧側フィルタ回路４５と、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ４６と、低電圧側フィルタ回路４７とを備える。各相のＤＣ／ＤＣコンバータ４６は、コンデンサ５１および５２と、トランジスタ５３および５４と、コイル５５と、図示していない駆動回路、制御回路等を有している。ただし、コンデンサ５１および５２は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ４６間で共用されていてもよい。トランジスタ５３および５４はｎチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、トランジスタ５３および５４はそれぞれ複数のトランジスタが並列に接続された構成であってもよい。   Next, a configuration example of the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. For the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 shown in FIG. 2, for example, an interleave method in which a plurality of DC/DC converters 46 are connected in parallel and the phases are shifted can be applied. The bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 shown in FIG. 2 includes a high voltage side filter circuit 45, a plurality of DC/DC converters 46, and a low voltage side filter circuit 47. The DC/DC converter 46 of each phase has capacitors 51 and 52, transistors 53 and 54, a coil 55, a drive circuit, a control circuit, and the like (not shown). However, the capacitors 51 and 52 may be shared by the plurality of DC/DC converters 46. Transistors 53 and 54 are n-channel MOSFETs. Further, each of the transistors 53 and 54 may have a configuration in which a plurality of transistors are connected in parallel.

高電圧側フィルタ回路４５は、一方の一対の入出力端子を高電圧側電源端子４１および高電圧側接地端子４２に接続し、他方の一対の入出力端子をコンデンサ５１の両端子に接続する。低電圧側フィルタ回路４７は、一方の一対の入出力端子を低電圧側電源端子４３および低電圧側接地端子４４に接続し、他方の一対の入出力端子をコンデンサ５２の両端子に接続する。コンデンサ５１の負側の端子は、コンデンサ５２の負側の端子とトランジスタ５４のソース端子とに接続されている。コンデンサ５１の正側の端子は、トランジスタ５３のドレイン端子に接続されている。コンデンサ５２の正側の端子は、コイル５５の一方の端子に接続されている。コイル５５の他方の端子は、トランジスタ５３のソース端子とトランジスタ５４のドレイン端子とに接続されている。   The high voltage side filter circuit 45 has one pair of input/output terminals connected to the high voltage side power supply terminal 41 and the high voltage side ground terminal 42, and the other pair of input/output terminals connected to both terminals of the capacitor 51. The low-voltage side filter circuit 47 has one pair of input/output terminals connected to the low-voltage side power supply terminal 43 and the low-voltage side ground terminal 44, and the other pair of input/output terminals connected to both terminals of the capacitor 52. The negative terminal of the capacitor 51 is connected to the negative terminal of the capacitor 52 and the source terminal of the transistor 54. The positive terminal of the capacitor 51 is connected to the drain terminal of the transistor 53. The positive terminal of the capacitor 52 is connected to one terminal of the coil 55. The other terminal of the coil 55 is connected to the source terminal of the transistor 53 and the drain terminal of the transistor 54.

以上の構成において、双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、高電圧側電源端子４１に入力された４８Ｖ系の直流電圧を１２Ｖ系の直流電圧に降圧して低電圧側電源端子４３から出力したり、低電圧側電源端子４３に入力された１２Ｖ系の直流電圧を４８Ｖ系の直流電圧に昇圧して高電圧側電源端子４１から出力したりする。   In the above configuration, the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 steps down the 48V DC voltage input to the high voltage power supply terminal 41 to a 12V DC voltage and outputs it from the low voltage power supply terminal 43. Alternatively, the DC voltage of 12V system input to the low voltage side power supply terminal 43 is boosted to the DC voltage of 48V system and output from the high voltage side power supply terminal 41.

次に、図３を参照して、図１に示した駆動回路１３の構成例について説明する。図３に示した駆動回路１３は、ゲート充放電回路６１と、ゲート抵抗６２とを備える。ゲート抵抗６２の一方の端子はトランジスタ１４のゲート端子とトランジスタ１５のゲート端子とに接続されている。ゲート抵抗６２の他方の端子はゲート充放電回路６１に接続されている。ゲート充放電回路６１は、トランジスタ１４およびトランジスタ１５をオンまたはオフさせるため、ゲート抵抗６２を介してトランジスタ１４およびトランジスタ１５の各ゲート端子へ充電または放電を行う。この充放電の時間がトランジスタ１４および１５のオンまたはオフ間の相互移行時間となり、その移行時間中はトランジスタ１４および１５の動作特性に従い、所定の抵抗値がドレイン端子とソース端子との間に発生する。この充放電時間が短ければオンまたはオン間の相互移行が速くなり、長ければこれらの相互移行も遅くなる。なお、この充放電時間は、トランジスタ１４および１５のゲート端子に接続されるゲート抵抗６２の値で決まる。また、図３では、充電時の電流の流れを実線の矢印で示し、放電時の電流の流れを破線の矢印で示している。   Next, a configuration example of the drive circuit 13 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The drive circuit 13 shown in FIG. 3 includes a gate charge/discharge circuit 61 and a gate resistor 62. One terminal of the gate resistor 62 is connected to the gate terminal of the transistor 14 and the gate terminal of the transistor 15. The other terminal of the gate resistor 62 is connected to the gate charge/discharge circuit 61. The gate charge/discharge circuit 61 charges or discharges each gate terminal of the transistor 14 and the transistor 15 via the gate resistor 62 in order to turn on or off the transistor 14 and the transistor 15. This charging/discharging time becomes a mutual transition time between ON and OFF of the transistors 14 and 15, and during the transition time, a predetermined resistance value is generated between the drain terminal and the source terminal according to the operating characteristics of the transistors 14 and 15. To do. If this charging/discharging time is short, ON or mutual transition between ONs is fast, and if it is long, these mutual transitions are also slow. The charging/discharging time is determined by the value of the gate resistance 62 connected to the gate terminals of the transistors 14 and 15. Further, in FIG. 3, the flow of current during charging is indicated by solid arrows, and the flow of current during discharging is indicated by broken arrows.

本実施形態では、上記ゲート抵抗６２の抵抗値を適切に設定し、それによりオンまたはオフ間の相互移行時間に発生するトランジスタ１４および１５のドレイン−ソース間抵抗成分を利用して突入電流を低減させるものである。つまり、本実施形態は、オンまたはオフ間の相互移行時間中に、４８Ｖ直流電力系の電気負荷３３に含まれている静電容量成分（負荷に搭載される平滑回路キャパシタなど）へのプリチャージ処理を行うものである。より具体的には、設計諸元である「突入電流（プリチャージ電流）」、「トランジスタ発生損失」および「トランジスタのオンまたはオフ間の相互移行時間」が設計許容範囲内になるように、当該ゲート抵抗６２の抵抗値を決定する。   In the present embodiment, the resistance value of the gate resistor 62 is appropriately set, and thereby the inrush current is reduced by utilizing the drain-source resistance component of the transistors 14 and 15 generated during the mutual transition time between ON and OFF. It is what makes them. That is, in the present embodiment, during the mutual transition time between ON and OFF, the precharge to the electrostatic capacitance component (such as the smoothing circuit capacitor mounted on the load) included in the electric load 33 of the 48V DC power system is performed. The processing is performed. More specifically, the design specifications such as “inrush current (pre-charge current)”, “transistor generated loss” and “transition time between on/off of transistors” are set within the design allowable range. The resistance value of the gate resistor 62 is determined.

次に、図４を参照して、ゲート抵抗６２の抵抗値を変化させた場合のトランジスタ１４または１５の動作特性のシミュレーション結果について説明する。図４は、１２Ｖの直流電力系の電圧が１６Ｖで、４８Ｖ直流電力系の電気負荷３３に所定の静電容量値を設定した場合に、上記ゲート抵抗６２の抵抗値を１０ｋΩ、２０ｋΩ、５０ｋΩ、および１００ｋΩに変化させたときの「突入電流（プリチャージ電流）」、「トランジスタのドレイン−ソース間電圧値」および「トランジスタ発生損失」を計算した結果を示す。横軸は時間であり、縦軸は電流値、電圧値および損失電力値である。   Next, with reference to FIG. 4, a simulation result of the operating characteristics of the transistor 14 or 15 when the resistance value of the gate resistor 62 is changed will be described. FIG. 4 shows that the resistance value of the gate resistor 62 is 10 kΩ, 20 kΩ, 50 kΩ when the voltage of the 12V DC power system is 16V and a predetermined capacitance value is set for the electric load 33 of the 48V DC power system. And the results of calculating the “rush current (pre-charge current)”, the “drain-source voltage value of the transistor” and the “transistor generated loss” when changed to 100 kΩ. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents current value, voltage value, and power loss value.

図４にあるとおり、この場合１００ｋΩのゲート抵抗６２を適用することで、突入電流はピークで３０Ａ程度に低減され、トランジスタの発生損失もピークで１００Ｗ程度に抑えられる。また、この場合、トランジスタのオフからオンへの移行時間は６．５ｍｓｅｃ程度になる。   As shown in FIG. 4, in this case, by applying the gate resistance 62 of 100 kΩ, the inrush current is reduced to about 30 A at the peak, and the generated loss of the transistor is suppressed to about 100 W at the peak. Further, in this case, the transition time from the off state to the on state of the transistor is about 6.5 msec.

また、本実施形態の電源システム１０は例えば次のようにして安全に動作させることができる。すなわち、トランジスタ１４および１５をオンさせて双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を起動する際に、高電圧側電源端子１６の電圧が１２Ｖバッテリ２０の電圧より低いとき、電源システム１０は次のように動作させることができる。（１）まず、コンタクタ３５を開状態としてトランジスタ１４および１５をオンして１２Ｖバッテリ２０を双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に接続する。ただし、こことき双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は停止状態のままである。（２）次に、オン状態のトランジスタ１４および１５と双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１内のトランジスタ５３の内部ダイオードを介して１２Ｖバッテリ２０から出力された電流が流れていき、高電圧側電源端子１６の電圧が１２Ｖバッテリ２０の電圧とほぼ一致した場合に双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を起動して昇圧動作を開始する。（３）次に、高電圧側電源端子１６の電圧が４８Ｖバッテリ３０の電圧とほぼ一致した場合にコンタクタ３５を閉状態として高電圧側電源端子１６に４８Ｖバッテリ３０が接続される。   Further, the power supply system 10 of the present embodiment can be safely operated as follows, for example. That is, when the transistors 14 and 15 are turned on to activate the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11, when the voltage of the high-voltage side power supply terminal 16 is lower than the voltage of the 12V battery 20, the power supply system 10 operates as follows. Can be operated. (1) First, the contactor 35 is opened and the transistors 14 and 15 are turned on to connect the 12V battery 20 to the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11. However, at this time, the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 remains in the stopped state. (2) Next, the current output from the 12V battery 20 flows through the transistors 14 and 15 in the ON state and the internal diode of the transistor 53 in the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11, and the high-voltage power supply When the voltage of the terminal 16 substantially matches the voltage of the 12V battery 20, the bidirectional non-insulating DC/DC converter 11 is activated to start the boosting operation. (3) Next, when the voltage of the high voltage side power supply terminal 16 substantially matches the voltage of the 48V battery 30, the contactor 35 is closed and the 48V battery 30 is connected to the high voltage side power supply terminal 16.

上記（１）〜（３）の動作においては、４８Ｖ直流電力系に接続されている静電容量成分を１２Ｖ直流電力系の電位までプリチャージした後、双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を起動して双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が昇圧モード動作を行う。双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を昇圧モードで動作させながら、４８Ｖ直流電力系に接続されている静電容量成分を４８Ｖバッテリ３０の電位まで充電し、プリチャージを完了する。これにより、その後４８Ｖバッテリ３０と高電圧側電源端子１６とを接続するコンタクタ３５をオンしても、４８Ｖ直流電力系に突入電流を流さないようにすることができる。   In the operations of (1) to (3), the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 is started after precharging the electrostatic capacity component connected to the 48V DC power system to the potential of the 12V DC power system. Then, the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 performs the boost mode operation. While operating the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 in the boost mode, the electrostatic capacity component connected to the 48V DC power system is charged to the potential of the 48V battery 30, and the precharge is completed. Thereby, even if the contactor 35 connecting the 48V battery 30 and the high-voltage side power supply terminal 16 is turned on thereafter, it is possible to prevent the rush current from flowing to the 48V DC power system.

なお、上記の動作の制御は、例えば４８Ｖ直流電力系の電気負荷３３や１２Ｖ直流電力系の電気負荷２３に含まれた他のシステムを制御するためのＥＣＵによって行ったり、電源システム１０の制御用に設けられた制御回路によって行ったりすることができる。また、双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の起動は、高電圧側電源端子１６の電圧が１２Ｖバッテリ２０の電圧とほぼ一致した場合に行ってもよいし、高電圧側電源端子１６から出力される電流がほぼゼロもしくは設計的に許容可能な電流値以下となった場合に行ってもよい。同様に、コンタクタ３５を閉状態とするタイミングは、高電圧側電源端子１６の電圧が４８Ｖバッテリ３０の電圧とほぼ一致した場合であってもよいし、高電圧側電源端子１６から出力される電流がほぼゼロもしくは設計的に許容可能な電流値以下となった場合であってもよい。   The control of the above operation is performed by an ECU for controlling other systems included in the electric load 33 of the 48V DC power system or the electric load 23 of the 12V DC power system, or for controlling the power supply system 10, for example. It can be performed by a control circuit provided in. The bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 may be started when the voltage of the high-voltage side power supply terminal 16 substantially matches the voltage of the 12V battery 20, or may be output from the high-voltage side power supply terminal 16. It may be performed when the current that flows is almost zero or less than the current value that is allowable in design. Similarly, the timing of closing the contactor 35 may be the case where the voltage of the high voltage side power supply terminal 16 substantially matches the voltage of the 48V battery 30, or the current output from the high voltage side power supply terminal 16. May be almost zero or may be equal to or lower than the allowable current value in terms of design.

上述したように、本実施形態によれば、例えば、フィードバック制御による電流制御回路や高電圧側および低電圧側に付加的な突入電流低減回路（プリチャージ回路）を実装することが不要となり、サイズおよびコストを低減できる。また、部品点数を減らすことで、システム全体の信頼度を向上できる。ここで、付加的な突入電流低減回路（プリチャージ回路）とは、例えば、トランジスタ１４および１５と同様のスイッチ回路に抵抗を直列に接続した回路をトランジスタ１４および１５と並列に設けた回路である。   As described above, according to the present embodiment, for example, it becomes unnecessary to mount a current control circuit by feedback control or an additional inrush current reduction circuit (pre-charge circuit) on the high voltage side and the low voltage side. And cost can be reduced. Moreover, the reliability of the entire system can be improved by reducing the number of parts. Here, the additional inrush current reducing circuit (precharge circuit) is, for example, a circuit in which a resistor is connected in series to a switch circuit similar to the transistors 14 and 15 and which is provided in parallel with the transistors 14 and 15. ..

なお、本発明の実施形態は上記のものに限定されない。例えば、トランジスタ１４および１５は互いにソース端子を接続することで直列接続されていてもよい。また、双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１１が図２に示した構成を有する場合、トランジスタ１４とトランジスタ１５のうちトランジスタ１５を省略してもよい。またトランジスタ１４および１５はＭＯＳＦＥＴに代えてＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）としてもよい。また、１２バッテリ２０はリチウムイオン電池等他の種類の２次電池であってもよい。また、４８Ｖバッテリ３０は鉛バッテリ等他の種類の２次電池であってもよい。また、上記実施形態は、自動車用４８Ｖシステムだけでなく、例えば、同回路構成を持ち、電圧の違う他用途のシステムに適用することができる。   The embodiment of the present invention is not limited to the above. For example, the transistors 14 and 15 may be connected in series by connecting their source terminals to each other. When the bidirectional non-insulated DC/DC converter 11 has the configuration shown in FIG. 2, the transistor 15 of the transistors 14 and 15 may be omitted. Further, transistors 14 and 15 may be IGBTs (insulated gate bipolar transistors) instead of MOSFETs. Further, the 12 battery 20 may be another type of secondary battery such as a lithium ion battery. Further, the 48V battery 30 may be another type of secondary battery such as a lead battery. Further, the above-described embodiment can be applied not only to the 48V system for automobiles but also to other systems having the same circuit configuration and different voltages, for example.

１…自動車用直流４８Ｖ電源システム
１０…電源システム
１１…双方向非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２…接続遮断部
１３…駆動回路
１４、１５…トランジスタ
１６、４１…高電圧側電源端子
１７、４２…高電圧側接地端子
１８、４３…低電圧側電源端子
１９、４４…低電圧側接地端子
２０…１２Ｖバッテリ
３０…４８Ｖバッテリ
６１…ゲート充放電回路
６２…ゲート抵抗 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Automotive DC 48V power supply system 10... Power supply system 11... Bidirectional non-insulating DC/DC converter 12... Connection breaker 13... Drive circuit 14, 15... Transistor 16, 41... High voltage side power supply terminal 17, 42... Voltage side grounding terminals 18, 43... Low voltage side power supply terminals 19, 44... Low voltage side grounding terminals 20... 12V battery 30... 48V battery 61... Gate charge/discharge circuit 62... Gate resistance

Claims (3)

充放電可能な第１電源が接続される低電圧側電源端子と充放電可能な第２電源が接続される高電圧側電源端子とを有し、前記低電圧側電源端子と前記高電圧側電源端子との間で直流電圧変換を行う非絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１電源と前記低電圧側電源端子との間にドレイン端子およびソース端子が接続されたトランジスタと、
所定の抵抗値を有するゲート抵抗を介して前記トランジスタのゲート端子へ充電または放電を行う駆動回路と、
を備え、
前記駆動回路は、
前記トランジスタをオンさせて前記第１電源を前記低電圧側電源端子に接続する場合、前記所定の抵抗値に基づいて前記第１電源から前記トランジスタおよび前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記高電圧側電源端子へ流れる電流のピーク値を低減し、
前記高電圧側電源端子の電圧と、前記第１電源又は前記第２電源の電圧と、の相対的関係に応じて適宜対応動作可能とするように、前記第２電源がコンタクタを介して前記高電圧側電源端子に接続されている
ことを特徴とする電源システム。 A low-voltage side power supply terminal to which a chargeable/dischargeable first power supply is connected; and a high-voltage side power supply terminal to which a chargeable/dischargeable second power supply is connected, the low-voltage side power supply terminal and the high-voltage side power supply A non-insulated DC/DC converter that performs DC voltage conversion between the terminals,
A transistor having a drain terminal and a source terminal connected between the first power supply and the low-voltage side power supply terminal;
A drive circuit for charging or discharging the gate terminal of the transistor through a gate resistor having a predetermined resistance value;
Equipped with
The drive circuit is
When the transistor is turned on and the first power source is connected to the low voltage side power source terminal, the high voltage side is passed from the first power source through the transistor and the DC/DC converter based on the predetermined resistance value. Reduces the peak value of the current flowing to the power supply terminal ,
The second power source is connected to the high voltage side power source terminal via a contactor so that the second power source can operate appropriately in accordance with the relative relationship between the voltage of the high voltage side power source terminal and the voltage of the first power source or the second power source. Connected to voltage side power supply terminal
A power supply system characterized in that 前記トランジスタの突入電流と発生損失とオン時間とが所定の範囲に収まるように前記所定の抵抗値が設定されている
請求項１に記載の電源システム。 The power supply system according to claim 1, wherein the predetermined resistance value is set such that the inrush current, the generated loss, and the on-time of the transistor fall within a predetermined range. 前記高電圧側電源端子の電圧が前記第１電源の電圧より低い場合、前記コンタクタが開状態のときに前記トランジスタがオンして前記第１電源を前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続し、
前記高電圧側電源端子の電圧が前記第１電源の電圧とほぼ一致した場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータを起動して昇圧動作を行い、
前記高電圧側電源端子の電圧が前記第２電源の電圧とほぼ一致した場合に前記コンタクタが閉状態とされて前記高電圧側電源端子に前記第２電源が接続される
請求項１または２に記載の電源システム。 When the voltage of the high-voltage side power supply terminal is lower than the voltage of the first power supply, the transistor is turned on to connect the first power supply to the DC/DC converter when the contactor is in an open state,
When the voltage of the high-voltage side power supply terminal substantially matches the voltage of the first power supply, the DC/DC converter is started to perform a boosting operation,
The Con data Kuta is claim 1 or the second power supply to the high voltage side power source terminal is closed is connected when the voltage of the high voltage side power source terminal is substantially equal to the voltage of the second power supply The power supply system according to 2.
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