JP7426273B2 - Step-up/step-up device and step-up/down method - Google Patents

Step-up/step-up device and step-up/down method Download PDF

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Description

本発明は、昇降圧装置および昇降圧方法に関する。 The present invention relates to a voltage raising/lowering device and a voltage raising/lowering method.

一般的に、電圧の昇降圧を行うDCDCコンバータは、電圧伝達の効率が高いなどといったメリットがあるものの、コストが高いなどといったデメリットが存在する。このため、DCDCコンバータの機能をキャパシタとHブリッジ回路とで代替した電源装置がある(例えば、特許文献1参照)。 In general, a DC/DC converter that steps up or down a voltage has advantages such as high voltage transmission efficiency, but has disadvantages such as high cost. For this reason, there is a power supply device in which the function of the DC-DC converter is replaced by a capacitor and an H-bridge circuit (for example, see Patent Document 1).

特開2016-144339号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-144339

しかしながら、従来技術では、昇圧または降圧を行う際に、Hブリッジ回路に設けられた複数のスイッチング素子を適切に制御しなければならず、煩雑な制御を必要とするため、改善の余地があった。 However, in the conventional technology, when boosting or buckling the voltage, multiple switching elements provided in the H-bridge circuit must be appropriately controlled, which requires complicated control, so there is room for improvement. .

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、昇降圧動作を簡便な制御で行うことができる昇降圧装置および昇降圧方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a voltage step-up/down device and a voltage step-up/down method that can perform voltage step-up/down operations with simple control.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、実施形態に係る昇降圧装置は、複数のキャパシタと、複数のスイッチとを備える。前記複数のキャパシタは、第1バッテリと前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリとの間に設けられ、一端が前記第1バッテリに接続し、それぞれが並列して前記第2バッテリに接続する。前記複数のスイッチは、前記複数の前記キャパシタそれぞれに設けられ、隣接する前記キャパシタとの接続状態を切り替える。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objective, a buck-boost device according to an embodiment includes a plurality of capacitors and a plurality of switches. The plurality of capacitors are provided between a first battery and a second battery having a lower rated voltage than the first battery, one end is connected to the first battery, and each capacitor is connected in parallel to the second battery. Connecting. The plurality of switches are provided for each of the plurality of capacitors, and switch the connection state with the adjacent capacitors.

本発明によれば、昇降圧動作を容易な制御で行うことができる。 According to the present invention, voltage step-up and step-down operations can be performed with easy control.

図1は、電源システムの構成例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a power supply system. 図2は、キャパシタ部による昇圧動作の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a boosting operation by a capacitor section. 図3は、キャパシタ部による昇圧動作の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a boosting operation by a capacitor section. 図4は、キャパシタ部による降圧動作の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a step-down operation by the capacitor section. 図5は、キャパシタ部による降圧動作の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a step-down operation by a capacitor section. 図6は、昇圧動作時におけるキャパシタ部の模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of the capacitor section during boosting operation. 図7は、降圧動作時におけるキャパシタ部の模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of the capacitor section during voltage step-down operation. 図8は、昇降圧装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure executed by the voltage elevating and lowering device. 図9は、昇降圧装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure executed by the voltage elevating and lowering device.

以下に、本発明にかかる昇降圧装置および昇降圧方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a voltage step-up/down device and a voltage step-up/down method according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this example.

まず、図1を用いて、実施形態に係る昇降圧装置を含む電源システムの構成例について説明する。図1は、電源システムの構成例を示す模式図である。なお、以下では、電源システム100が、電気自動車等の車両に搭載される場合を例に挙げて説明する。 First, a configuration example of a power supply system including a step-up/down device according to an embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a power supply system. In addition, below, the case where the power supply system 100 is mounted in vehicles, such as an electric vehicle, is mentioned as an example and demonstrated.

図1に示すように、電源システム100は、昇降圧装置1と、エンジン10と、MG(Motor Generator:モータジェネレータ)11と、負荷12と、メインバッテリ20と、補機バッテリ40とを備える。 As shown in FIG. 1, the power supply system 100 includes a step-up/down device 1, an engine 10, a motor generator (MG) 11, a load 12, a main battery 20, and an auxiliary battery 40.

エンジン10は、車両を走行する動力発生源として機能し、エンジン10で発生した回転エネルギーを図示しないタイヤシャフトへ伝達する。MG11は、車両のエンジン10の始動時や走行時にエンジン10の駆動をアシストする電動機と、車両の減速時に発生する回生エネルギーによって発電する回転電機として機能する。 The engine 10 functions as a power generation source for driving the vehicle, and transmits rotational energy generated by the engine 10 to a tire shaft (not shown). The MG 11 functions as an electric motor that assists in driving the engine 10 of the vehicle when it is started or when the vehicle is running, and as a rotating electric machine that generates power using regenerated energy generated when the vehicle decelerates.

負荷12は、補機バッテリ40またはキャパシタC1~C4それぞれから供給される電力によって動作する各種補機であり、安全系補機と、快適系補機とが含まれる。また、安全系補機は、例えば、ブレーキECU等である。快適系補機は、例えば、A/V(オーディオ/ビデオ)装置等である。 The load 12 is a variety of auxiliary machines that operate with power supplied from the auxiliary battery 40 or each of the capacitors C1 to C4, and includes a safety-related auxiliary machine and a comfort-related auxiliary machine. Further, the safety auxiliary equipment is, for example, a brake ECU. The comfort system auxiliary equipment is, for example, an A/V (audio/video) device.

メインバッテリ20は、例えば、LiB(lithium-ion rechargeable battery)で構成される2次電池であり、定格電圧が48Vのバッテリである。また、メインバッテリ20は、MG11と、ラッチリレーRcを介して接続し、キャパシタ部30とはさらに第1リレーR1を介して接続される。 The main battery 20 is, for example, a secondary battery composed of LiB (lithium-ion rechargeable battery), and has a rated voltage of 48V. Further, the main battery 20 is connected to the MG 11 via a latch relay Rc, and further connected to the capacitor section 30 via a first relay R1.

補機バッテリ40は、例えば、鉛電池で構成される2次電池であり、定格電圧が12Vのバッテリである。補機バッテリ40は、第2リレーR2を介してキャパシタ部30に接続される。より具体的には、補機バッテリ40に対して、キャパシタC1~C4が並列に接続される。なお、メインバッテリ20は、第1バッテリの一例であり、補機バッテリ40は、第2バッテリの一例である。 The auxiliary battery 40 is, for example, a secondary battery composed of a lead battery, and has a rated voltage of 12V. Auxiliary battery 40 is connected to capacitor section 30 via second relay R2. More specifically, capacitors C1 to C4 are connected in parallel to auxiliary battery 40. Note that the main battery 20 is an example of a first battery, and the auxiliary battery 40 is an example of a second battery.

昇降圧装置1は、キャパシタ部30と、制御IC50とを備える。キャパシタ部30は、メインバッテリ20と補機バッテリ40との間に設けられ、昇降圧を行う電力変換器として機能する。すなわち、実施形態において、キャパシタ部30は、DCDCコンバータの機能を代替する。 The step-up/down device 1 includes a capacitor section 30 and a control IC 50. The capacitor section 30 is provided between the main battery 20 and the auxiliary battery 40, and functions as a power converter that increases and decreases the voltage. That is, in the embodiment, the capacitor unit 30 replaces the function of the DC/DC converter.

図1に示すように、キャパシタ部30は、並列接続された複数のキャパシタC1~C4と、複数のスイッチSWとを備える。複数のキャパシタC1~C4は、隣り合うキャパシタ同士がスイッチSWを介して接続される。 As shown in FIG. 1, the capacitor section 30 includes a plurality of capacitors C1 to C4 connected in parallel and a plurality of switches SW. Adjacent capacitors of the plurality of capacitors C1 to C4 are connected to each other via switches SW.

また、図1に示すように、キャパシタC1~C3にそれぞれ設置されたスイッチSWは、12Vの第1グランドG1または隣り合うキャパシタC2~C4の間でキャパシタC1~C3それぞれの接続先を切り替えることができる。 Further, as shown in FIG. 1, the switches SW installed in each of the capacitors C1 to C3 can switch the connection destination of each of the capacitors C1 to C3 between the 12V first ground G1 or the adjacent capacitors C2 to C4. can.

なお、キャパシタC4に設置されたリレーRは、下流側にキャパシタがないので、48Vの第2グランドに接続される。また、キャパシタ部30は、一端(キャパシタC1)がメインバッテリ20に接続され、キャパシタC1~C4それぞれが並列して補機バッテリ40に接続される。 Note that the relay R installed on the capacitor C4 is connected to the second ground of 48V since there is no capacitor on the downstream side. Further, one end (capacitor C1) of the capacitor section 30 is connected to the main battery 20, and each of the capacitors C1 to C4 is connected in parallel to the auxiliary battery 40.

このように、キャパシタC1~C4は、リレーRによって直列接続または並列接続を切り替えることができる。以下では、キャパシタC1~C4を区別する必要がない場合、単に「キャパシタC」と記載する場合がある。 In this way, the capacitors C1 to C4 can be switched between series connection and parallel connection by the relay R. Below, when there is no need to distinguish between capacitors C1 to C4, they may be simply referred to as "capacitor C."

制御IC50は、電源システム100全体を制御する制御装置である。なお、制御ICは、制御部の一例に対応する。制御IC50は、メインバッテリ20、キャパシタ部30および補機バッテリ40の充放電に伴い、ラッチリレーRc、第1リレーR1、第2リレーR2、および、キャパシタ部30の各スイッチSWを制御する。 The control IC 50 is a control device that controls the entire power supply system 100. Note that the control IC corresponds to an example of a control section. Control IC 50 controls latch relay Rc, first relay R1, second relay R2, and each switch SW of capacitor unit 30 as main battery 20, capacitor unit 30, and auxiliary battery 40 are charged and discharged.

より具体的には、制御IC50は、メインバッテリ20および補機バッテリ40間での充放電において、スイッチSWの接続先を切り替えることで、キャパシタ部30による昇圧動作または降圧動作を制御する。以下、この点の詳細について、図2以降の図面を参照して説明する。 More specifically, the control IC 50 controls the voltage step-up operation or voltage step-down operation of the capacitor section 30 by switching the connection destination of the switch SW during charging and discharging between the main battery 20 and the auxiliary battery 40. Details of this point will be explained below with reference to the drawings from FIG. 2 onwards.

まず、補機バッテリ40からメインバッテリ20へ給電する場合について説明する。図2および図3は、キャパシタ部30による昇圧動作の一例を示す図である。なお、以下では、電源システム100の一部を抜粋して示す。 First, a case in which power is supplied from the auxiliary battery 40 to the main battery 20 will be described. 2 and 3 are diagrams showing an example of a boosting operation by the capacitor section 30. In addition, below, a part of power supply system 100 is extracted and shown.

図2に示すように、補機バッテリ40からメインバッテリ20へ給電する場合、まず、第2リレーR2を繋ぐことで、補機バッテリ40に対して各キャパシタCを並列に接続する。すなわち、この場合、制御IC50は、各スイッチSWを第1グランドG1側に接続した状態で、第2リレーR2を接続する。 As shown in FIG. 2, when power is supplied from the auxiliary battery 40 to the main battery 20, first, each capacitor C is connected in parallel to the auxiliary battery 40 by connecting the second relay R2. That is, in this case, the control IC 50 connects the second relay R2 with each switch SW connected to the first ground G1 side.

これにより、図2に太線で示すように、補機バッテリ40から各キャパシタCへ給電される。なお、制御IC50は、キャパシタ部30から充放電される電流を電流計によって計測することで、各キャパシタ部30の充電容量を算出することができる。 As a result, power is supplied from the auxiliary battery 40 to each capacitor C, as shown by the thick line in FIG. Note that the control IC 50 can calculate the charging capacity of each capacitor section 30 by measuring the current charged and discharged from the capacitor section 30 using an ammeter.

その後、制御IC50は、補機バッテリ40から各キャパシタCへの給電を終えると、図3に示すように、各スイッチSWを対応するキャパシタC2~C3または第2グランドG2に接続する。 Thereafter, when the control IC 50 finishes supplying power to each capacitor C from the auxiliary battery 40, it connects each switch SW to the corresponding capacitor C2 to C3 or the second ground G2, as shown in FIG.

これにより、図3に示すように、キャパシタCがそれぞれ直列接続されるので、それぞれ12VのキャパシタCを48Vの1つの蓄電池として動作させることができる。 Thereby, as shown in FIG. 3, since the capacitors C are connected in series, each 12V capacitor C can be operated as one 48V storage battery.

かかる状態において、制御IC50は、ラッチリレーRcおよび第1リレーR1を繋ぐことで、キャパシタC1~C4から48Vの電力をメインバッテリ20へ給電することができる。 In this state, control IC 50 can supply 48V power to main battery 20 from capacitors C1 to C4 by connecting latch relay Rc and first relay R1.

このように、昇降圧装置1では、補機バッテリ40からメインバッテリ20へ給電する場合、補機バッテリ40からキャパシタCそれぞれに対して給電した後に、キャパシタC1~C4を直列接続し、キャパシタCからメインバッテリ20へ給電する。 In this way, in the buck-boost device 1, when power is supplied from the auxiliary battery 40 to the main battery 20, after power is supplied from the auxiliary battery 40 to each capacitor C, the capacitors C1 to C4 are connected in series, and from the capacitor C Power is supplied to the main battery 20.

次に、図4および図5を用いて、メインバッテリ20から補機バッテリ40へ給電する場合の動作について説明する。図4および図5は、キャパシタ部30による降圧動作の一例を示す図である。 Next, the operation when power is supplied from the main battery 20 to the auxiliary battery 40 will be described using FIGS. 4 and 5. 4 and 5 are diagrams showing an example of a step-down operation by the capacitor section 30.

図4に示すように、メインバッテリ20から補機バッテリ40へ給電する場合、まず、スイッチSWによって各キャパシタC1~C4を直列に接続することで、キャパシタC1~C4を48Vの蓄電池として機能させる。 As shown in FIG. 4, when power is supplied from the main battery 20 to the auxiliary battery 40, the capacitors C1 to C4 are first connected in series by the switch SW, thereby causing the capacitors C1 to C4 to function as a 48V storage battery.

そして、ラッチリレーRcおよび第1リレーR1を繋ぐことで、メインバッテリ20から各キャパシタCへの給電を開始する。メインバッテリ20から各キャパシタCへの給電を終えると、図5に示すように、リレーRをそれぞれ第1グランドG1へ接続することで、各キャパシタCを並列接続に組み替える。 Then, by connecting the latch relay Rc and the first relay R1, power supply from the main battery 20 to each capacitor C is started. When power supply from the main battery 20 to each capacitor C is finished, as shown in FIG. 5, each capacitor C is rearranged to be connected in parallel by connecting each relay R to the first ground G1.

その後、第2リレーR2を繋ぐことで、キャパシタC1~C4それぞれから12Vの電力を補機バッテリ40へ供給することになる。 Thereafter, by connecting the second relay R2, 12V power is supplied to the auxiliary battery 40 from each of the capacitors C1 to C4.

次に、図6および図7を用いて、昇圧動作および降圧動作について模式的に説明する。図6は、昇圧動作の模式図である。図7は、降圧動作の模式図である。図6に示すように、降圧動作時においては、補機バッテリ40から各キャパシタC1~C4それぞれに対して給電した後に、各キャパシタC1~C4をリレーRによって直列接続することで、48Vの蓄電池とし、キャパシタC1~C4からメインバッテリ20へ給電を行う。 Next, the voltage step-up operation and the voltage-down operation will be schematically explained using FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a schematic diagram of the boost operation. FIG. 7 is a schematic diagram of the voltage lowering operation. As shown in FIG. 6, during step-down operation, after power is supplied from the auxiliary battery 40 to each of the capacitors C1 to C4, the capacitors C1 to C4 are connected in series by a relay R to function as a 48V storage battery. , power is supplied to the main battery 20 from the capacitors C1 to C4.

また、図7に示すように、降圧動作時においては、各キャパシタC1~C4をリレーRによって直列接続することで、48Vの蓄電池とした状態で、メインバッテリ20からキャパシタC1~C4へ給電を行う。その後、キャパシタC1~C4の接続を解除することで、キャパシタC1~C4それぞれを12Vの蓄電池へと組み替えた後に、キャパシタC1~C4それぞれから補機バッテリ40へ給電を行う。 In addition, as shown in FIG. 7, during step-down operation, each capacitor C1 to C4 is connected in series by a relay R, so that power is supplied from the main battery 20 to the capacitors C1 to C4 as a 48V storage battery. . Thereafter, by disconnecting the capacitors C1 to C4, each of the capacitors C1 to C4 is replaced with a 12V storage battery, and then power is supplied to the auxiliary battery 40 from each of the capacitors C1 to C4.

このように、実施形態に係る昇降圧装置1は、各スイッチSWを切り替えることで、各キャパシタC1~C4の並列接続および直列接続を切り替えることで、キャパシタ部30によって昇降圧を行うことができる。 In this way, the buck-boost device 1 according to the embodiment can perform buck-boost by the capacitor section 30 by switching each switch SW to switch between parallel connection and series connection of each of the capacitors C1 to C4.

また、実施形態に係る昇降圧装置1では、キャパシタ部30による昇降圧動作において、各スイッチSWを切り替えるだけでよいので、例えば、DCDCコンバータなどを用いて昇降圧動作を行う場合に比べて、昇降圧動作の制御を簡略化することが可能となる。 Further, in the buck-boost device 1 according to the embodiment, in the buck-boost operation by the capacitor unit 30, it is only necessary to switch each switch SW, so compared to the case where the buck-boost operation is performed using a DC/DC converter, for example, It becomes possible to simplify the control of the pressure operation.

また、昇降圧装置1では、補機バッテリ40と各キャパシタC1~C4との間で充放電を行う場合、各キャパシタC1~C4で電位差が生じないように、各キャパシタC1~C4の充電容量は均等化されることになる。すなわち、昇降圧装置1は、各キャパシタC1~C4の蓄電容量を平均化することで、各キャパシタC1~C4の電池寿命の偏りを抑えることができる。 In addition, in the buck-boost device 1, when charging and discharging between the auxiliary battery 40 and each capacitor C1 to C4, the charging capacity of each capacitor C1 to C4 is set so that a potential difference does not occur in each capacitor C1 to C4. It will be equalized. That is, the step-up/down device 1 can suppress unevenness in the battery life of each capacitor C1-C4 by averaging the storage capacity of each capacitor C1-C4.

次に、図8および図9を用いて、制御IC50が実行する処理手順について説明する。図8および図9は、制御IC50が実行する処理手順を示すフローチャートである。まず、図8を用いて、補機バッテリ40からメインバッテリ20へ給電際の昇圧時に処理手順について説明する。 Next, the processing procedure executed by the control IC 50 will be described using FIGS. 8 and 9. 8 and 9 are flowcharts showing the processing procedure executed by the control IC 50. First, with reference to FIG. 8, a procedure for boosting the voltage when power is supplied from the auxiliary battery 40 to the main battery 20 will be described.

図8に示すように、制御IC50は、メインバッテリ20の電池電圧が閾値以下かを判定し(ステップS101)、メインバッテリ20の電池電圧が閾値以下であった場合(ステップS101,Yes)、補機バッテリ40の電池電圧は閾値以上か否かを判定する(ステップS102)。 As shown in FIG. 8, the control IC 50 determines whether the battery voltage of the main battery 20 is below the threshold value (step S101), and if the battery voltage of the main battery 20 is below the threshold value (step S101, Yes), the control IC 50 makes a correction. It is determined whether the battery voltage of the machine battery 40 is equal to or higher than a threshold value (step S102).

すなわち、ステップS101の判定では、メインバッテリ20に対する充電の要否を判定し、ステップS102の判定では、補機バッテリ40からメインバッテリ20へ給電か否かを判定する。 That is, in the determination in step S101, it is determined whether or not the main battery 20 needs to be charged, and in the determination in step S102, it is determined whether or not power is to be supplied from the auxiliary battery 40 to the main battery 20.

制御IC50は、ステップS102の判定において、補機バッテリ40の電池電圧が閾値以上であった場合(ステップS102,Yes)、キャパシタC1~C4を並列に接続する(ステップS103)。すなわち、ステップS103は、各キャパシタC1~C4のスイッチSWによる接続を解除する。 If the battery voltage of the auxiliary battery 40 is equal to or higher than the threshold value in the determination in step S102 (step S102, Yes), the control IC 50 connects the capacitors C1 to C4 in parallel (step S103). That is, in step S103, each capacitor C1 to C4 is disconnected by the switch SW.

その後、制御IC50は、補機バッテリ40からキャパシタC1~C4へ給電を行うと(ステップS104)、スイッチSWによってキャパシタC1~C4を直列に組み替える(ステップS105)。 After that, the control IC 50 supplies power to the capacitors C1 to C4 from the auxiliary battery 40 (step S104), and rearranges the capacitors C1 to C4 into series by using the switch SW (step S105).

そして、制御IC50は、直列接続のキャパシタC1~C4からメインバッテリ20へ給電し(ステップS106)、処理を終了する。また、制御IC50は、ステップS101の判定において、メインバッテリ20の電池電圧が閾値を超える場合、または、ステップS102の判定において、補機バッテリ40の電池電圧が閾値未満である場合(ステップS101/S102,No)、昇圧動作を行わず(ステップS107)、処理を終了する。 Then, the control IC 50 supplies power to the main battery 20 from the series-connected capacitors C1 to C4 (step S106), and ends the process. Further, the control IC 50 determines whether the battery voltage of the main battery 20 exceeds the threshold value in the determination in step S101, or if the battery voltage of the auxiliary battery 40 is less than the threshold value in the determination in step S102 (steps S101/S102). , No), the step-up operation is not performed (step S107), and the process ends.

次に、図9を用いて、降圧時における制御IC50の処理手順について説明する。図9に示すように、制御IC50は、補機バッテリ40の電池電圧が閾値以下か否かを判定し(ステップS111)、電池電圧が閾値以下である場合(ステップS111、Yes)、メインバッテリ20の電池電圧が閾値以上か否かを判定する(ステップS112)。 Next, the processing procedure of the control IC 50 during voltage reduction will be described using FIG. 9. As shown in FIG. 9, the control IC 50 determines whether the battery voltage of the auxiliary battery 40 is below the threshold (step S111), and if the battery voltage is below the threshold (step S111, Yes), the main battery 20 It is determined whether the battery voltage of is equal to or higher than a threshold value (step S112).

制御IC50は、ステップS112の判定において、メインバッテリ20の電池電圧が閾値以上であった場合(ステップS112,Yes)、スイッチSWによってキャパシタC1~C4を直列に接続する(ステップS113)。 If the battery voltage of the main battery 20 is equal to or higher than the threshold value in the determination in step S112 (step S112, Yes), the control IC 50 connects the capacitors C1 to C4 in series using the switch SW (step S113).

続いて、制御IC50は、メインバッテリ20から直列接続されたキャパシタC1~C4へ給電し(ステップS114)、スイッチSWによってキャパシタC1~C4を並列に組み替える(ステップS115)。 Subsequently, the control IC 50 supplies power from the main battery 20 to the capacitors C1 to C4 connected in series (step S114), and rearranges the capacitors C1 to C4 in parallel using the switch SW (step S115).

その後、制御IC50は、キャパシタC1~C4から補機バッテリ40へ給電させて(ステップS116)、処理を終了する。また、制御IC50は、ステップS111の判定において、補機バッテリ40の電池電圧が閾値を超える場合、または、ステップS112の判定において、メインバッテリ20の電池電圧が閾値未満である場合(ステップS111/S112,No)、降圧動作を行わず(ステップS117)、処理を終了する。 After that, the control IC 50 supplies power to the auxiliary battery 40 from the capacitors C1 to C4 (step S116), and ends the process. Further, the control IC 50 determines whether the battery voltage of the auxiliary battery 40 exceeds the threshold value in the determination of step S111, or if the battery voltage of the main battery 20 is less than the threshold value in the determination of step S112 (steps S111/S112). , No), the voltage reduction operation is not performed (step S117), and the process ends.

上述したように、実施形態に係る昇降圧装置1は、複数のキャパシタC1~C4と、複数のスイッチSWとを備える。複数のキャパシタC1~C4は、メインバッテリ20(第1バッテリの一例)とメインバッテリよりも定格電圧が低い補機バッテリ40(第2バッテリ)との間に設けられ、一端がメインバッテリ20に接続し、それぞれが並列して補機バッテリ40に接続する。 As described above, the buck-boost device 1 according to the embodiment includes a plurality of capacitors C1 to C4 and a plurality of switches SW. The plurality of capacitors C1 to C4 are provided between the main battery 20 (an example of a first battery) and an auxiliary battery 40 (second battery) whose rated voltage is lower than that of the main battery, and one end is connected to the main battery 20. and are connected to the auxiliary battery 40 in parallel.

複数のスイッチSWは、複数のキャパシタC1~C4それぞれに設けられ、隣接するキャパシタC2~C4との接続状態を切り替える。したがって、実施形態に係る昇降圧装置1によれば、昇降圧動作を容易な制御で行うことができる。 The plurality of switches SW are provided for each of the plurality of capacitors C1 to C4, and switch the connection state with the adjacent capacitors C2 to C4. Therefore, according to the voltage step-up/down device 1 according to the embodiment, the voltage step-up/down operation can be performed with easy control.

ところで、上述した実施形態では、メインバッテリ20および補機バッテリ40との間で充放電を行う場合に、キャパシタ部30を介在させて昇降圧を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。 Incidentally, in the above-described embodiment, a case has been described in which step-up and step-down is performed with the capacitor unit 30 interposed when charging and discharging between the main battery 20 and the auxiliary battery 40, but the present invention is not limited to this. isn't it.

すなわち、例えば、MG11などの外部電源から供給される電力を直接キャパシタ部30へ給電しておき、キャパシタ部30からメインバッテリ20または補機バッテリ40へ給電することにしてもよい。また、キャパシタ部30からメインバッテリ20や補機バッテリ40を介さずに、MG11や負荷12へ直接給電することにしてもよい。 That is, for example, power supplied from an external power source such as the MG 11 may be directly supplied to the capacitor section 30, and then power may be supplied from the capacitor section 30 to the main battery 20 or the auxiliary battery 40. Alternatively, power may be directly supplied from the capacitor section 30 to the MG 11 or the load 12 without going through the main battery 20 or the auxiliary battery 40.

特に、電圧変動が大きい場合に、メインバッテリ20または補機バッテリ40と、MG11または負荷12との間で直接充放電を行うと、メインバッテリ20または補機バッテリ40の劣化を早めることになる。 Particularly when voltage fluctuations are large, direct charging and discharging between main battery 20 or auxiliary battery 40 and MG 11 or load 12 will accelerate deterioration of main battery 20 or auxiliary battery 40.

これに対して、キャパシタ部30とMG11または負荷12との間で直接充放電を行うことで、メインバッテリ20または補機バッテリ40の劣化を抑制することが可能となる。 On the other hand, by directly charging and discharging between the capacitor section 30 and the MG 11 or the load 12, it is possible to suppress deterioration of the main battery 20 or the auxiliary battery 40.

なお、電圧変動が大きい場合として、MG11によるエンジン10の始動時や、車両の減速に伴うMG11の発電時、電動パワーステアリングの動作時、急ブレーキによるABS(Anti-lock Braking System)の作動時などが挙げられる。 Examples of cases where voltage fluctuations are large include when the MG 11 starts the engine 10, when the MG 11 generates electricity as the vehicle decelerates, when the electric power steering operates, and when the ABS (Anti-lock Braking System) operates due to sudden braking. can be mentioned.

また、キャパシタ部30とMG11との間で充放電を行う場合、スイッチSWによってキャパシタC1~C4を直列に接続し、キャパシタ部30と負荷12との間で充放電を行う場合、スイッチSWを切り離してキャパシタC1~C4を並列に接続しておくことが好ましい。 When charging and discharging between the capacitor section 30 and the MG11, the capacitors C1 to C4 are connected in series using the switch SW, and when charging and discharging between the capacitor section 30 and the load 12, the switch SW is disconnected. It is preferable to connect the capacitors C1 to C4 in parallel.

また、上述した実施形態では、昇降圧装置1が車両に搭載された電源システム100に搭載される場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、定格電圧が異なる複数の2次電池によって構成されるその他のシステムに本願発明を適用することも可能である。 Further, in the above-described embodiment, a case has been described in which the voltage step-up/down device 1 is installed in the power supply system 100 installed in a vehicle, but the invention is not limited to this. That is, it is also possible to apply the present invention to other systems configured with a plurality of secondary batteries having different rated voltages.

また、上述した実施形態では、メインバッテリ20が48Vであり、補機バッテリ40が12Vであるため、キャパシタ部30にそれぞれが12Vの4つのキャパシタC1~C4を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではない。 Furthermore, in the embodiment described above, since the main battery 20 is 48V and the auxiliary battery 40 is 12V, a case has been described in which the capacitor section 30 is provided with four capacitors C1 to C4 each having a voltage of 12V. It is not limited.

すなわち、各キャパシタの数および定格電圧は、第1バッテリと、第2バッテリとの定格電圧によって任意に変更することにしてもよい。また、キャパシタ部30は、DCDCコンバータの代替として動作させることが可能である。 That is, the number and rated voltage of each capacitor may be arbitrarily changed depending on the rated voltages of the first battery and the second battery. Further, the capacitor section 30 can be operated as a substitute for a DC/DC converter.

キャパシタ部30は、第1バッテリと、第2バッテリとの間に必ずしも設けられる必要はなく、従来DCDCコンバータが設定される位置にDCDCコンバータに代えて設けることにしてもよい。 The capacitor section 30 does not necessarily need to be provided between the first battery and the second battery, and may be provided in place of the DCDC converter at a position where a conventional DCDC converter is provided.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further advantages and modifications can be easily deduced by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various changes may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

1 昇降圧装置
10 エンジン
12 負荷
20 メインバッテリ(第1バッテリの一例)
30 キャパシタ部
40 補機バッテリ(第2バッテリの一例)
50 制御IC(制御部の一例)
C、C1~C4 キャパシタ
G1 第1グランド
G2 第2グランド
R1 第1リレー
R2 第2リレー
Rc ラッチリレー
SW スイッチ
1 step-up/down device 10 engine 12 load 20 main battery (an example of the first battery)
30 Capacitor section 40 Auxiliary battery (an example of the second battery)
50 Control IC (an example of a control unit)
C, C1 to C4 Capacitor G1 1st ground G2 2nd ground R1 1st relay R2 2nd relay Rc Latch relay SW Switch

Claims (5)

第1バッテリと前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリとの間に設けられ、一端が前記第1バッテリと接続し、それぞれが並列に前記第2バッテリと接続する複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタそれぞれに設けられ、隣接する前記キャパシタとの接続状態を切り替える複数のスイッチと
を備え
前記複数のスイッチは、
前記複数のキャパシタを前記第1バッテリと接続する場合、隣接する前記キャパシタ同士を繋いだ状態で、前記第1バッテリと逆側の前記キャパシタを前記第1バッテリの定格電圧に応じたグランドに接続し、
前記複数のキャパシタを前記第2バッテリと接続する場合、前記隣接するキャパシタ同士を切り離した状態で、前記複数のキャパシタそれぞれを前記第2バッテリの定格電圧に応じたグランドに接続する
ことを特徴とする昇降圧装置。
A plurality of capacitors are provided between a first battery and a second battery having a lower rated voltage than the first battery, one end of which is connected to the first battery, and each of which is connected to the second battery in parallel;
a plurality of switches provided on each of the plurality of capacitors and switching a connection state with the adjacent capacitor ;
The plurality of switches are
When connecting the plurality of capacitors to the first battery, the capacitor on the opposite side of the first battery is connected to a ground corresponding to the rated voltage of the first battery, with the adjacent capacitors being connected to each other. ,
When connecting the plurality of capacitors to the second battery, each of the plurality of capacitors is connected to a ground corresponding to the rated voltage of the second battery, with the adjacent capacitors being separated from each other.
A step-up/down device characterized by:
前記第1バッテリおよび前記第2バッテリの間での充放電時に前記スイッチを制御する制御部
を備える、請求項1に記載の昇降圧装置。
The step-up/down device according to claim 1 , further comprising a control section that controls the switch during charging and discharging between the first battery and the second battery.
前記制御部は、
前記第1バッテリから前記第2バッテリへ給電する場合、前記スイッチによって隣接する前記キャパシタ同士を繋いだ状態で、前記第1バッテリから前記キャパシタへ給電した後に、前記スイッチによって前記キャパシタ同士を切り離した状態で、前記キャパシタから前記第2バッテリへ給電すること
を特徴とする請求項に記載の昇降圧装置。
The control unit includes:
When power is supplied from the first battery to the second battery, the switch connects the adjacent capacitors, and after power is supplied from the first battery to the capacitor, the switch disconnects the capacitors from each other. The step-up/down device according to claim 2 , wherein power is supplied from the capacitor to the second battery.
前記制御部は、
前記第2バッテリから前記第1バッテリへ給電する場合、前記スイッチによって前記キャパシタ同士を切り離した状態で、前記第2バッテリから前記キャパシタへ給電した後に、前記スイッチによって前記キャパシタ同士を繋いだ状態で、前記キャパシタから前記第1バッテリへ給電すること
を特徴とする請求項またはに記載の昇降圧装置。
The control unit includes:
When power is supplied from the second battery to the first battery, the capacitors are separated from each other by the switch, and after power is supplied from the second battery to the capacitor, the capacitors are connected to each other by the switch, The step-up/down device according to claim 2 or 3 , wherein power is supplied from the capacitor to the first battery.
第1バッテリと前記第1バッテリよりも定格電圧が低い第2バッテリとの間に設けられ、一端が前記第1バッテリに接続し、それぞれが並列して前記第2バッテリに接続する複数のキャパシタと、
前記複数のキャパシタそれぞれに設けられ、隣接する前記キャパシタとの接続状態を切り替える複数のスイッチと
を用い、
前記第1バッテリおよび前記第2バッテリの間での充放電時に前記スイッチを制御する制御工程
を含み、
前記複数のスイッチは、
前記複数のキャパシタを前記第1バッテリと接続する場合、隣接する前記キャパシタ同士を繋いだ状態で、前記第1バッテリと逆側の前記キャパシタを前記第1バッテリの定格電圧に対応するグランドに接続し、
前記複数のキャパシタを前記第2バッテリと接続する場合、前記隣接するキャパシタ同士を切り離した状態で、前記複数のキャパシタそれぞれを前記第2バッテリの定格電圧に対応するグランドに接続する
昇降圧方法。
A plurality of capacitors are provided between a first battery and a second battery having a lower rated voltage than the first battery, one end of which is connected to the first battery, and each of which is connected in parallel to the second battery; ,
a plurality of switches provided on each of the plurality of capacitors and switching the connection state with the adjacent capacitor;
A control step of controlling the switch during charging and discharging between the first battery and the second battery ,
The plurality of switches are
When connecting the plurality of capacitors to the first battery, the capacitor on the opposite side of the first battery is connected to a ground corresponding to the rated voltage of the first battery, with adjacent capacitors being connected to each other. ,
When connecting the plurality of capacitors to the second battery, each of the plurality of capacitors is connected to a ground corresponding to the rated voltage of the second battery while the adjacent capacitors are separated from each other.
Step-up/down method.
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