JPH11299003A - Insulating-type dc-dc converter, and electric system for electric vehicle - Google Patents

Insulating-type dc-dc converter, and electric system for electric vehicle

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JPH11299003A
JPH11299003A JP10101660A JP10166098A JPH11299003A JP H11299003 A JPH11299003 A JP H11299003A JP 10101660 A JP10101660 A JP 10101660A JP 10166098 A JP10166098 A JP 10166098A JP H11299003 A JPH11299003 A JP H11299003A
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JP
Japan
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input terminal
switch
circuit
diode
storage device
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Application number
JP10101660A
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Japanese (ja)
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Shigenori Kinoshita
繁則 木下
Koichi Ueki
浩一 植木
Yasuo Kobayashi
康夫 小林
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize size reduction, weight reduction, cost reduction and efficiency improvement for the automotive apparatus of an electric vehicle by a method, wherein a normal use and emergency use charger is composed of a single-current bidirectional insulating-type DC-DC power converter. SOLUTION: Switching circuits, which are composed of series circuits of semiconductor switches and saturable reactors and diodes connected in anti- parallel to the series circuits are connected between a main battery 4 and the primary winding 143P of an insulating transformer 143 and between a secondary winding 143S of the insulating transformer and an auxiliary battery 10 respectively. The ON/OFF of the switching circuits are controlled so as to supply a power from the main battery 4 to the auxiliary battery 10 side or from the auxiliary battery 10 to the main battery 4 side for charging the respective batteries.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用の充
電システムに適用して好適な絶縁形直流−直流電力変換
装置、及び、この電力変換装置を備えた電気自動車用電
気システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an insulated DC-DC power converter suitable for use in a charging system for an electric vehicle and an electric system for an electric vehicle provided with the power converter. .

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は、代表的なシリーズハイブリッ
ド電気自動車の駆動システムを示している。図におい
て、1はエンジン、2は発電動機、3はコンバータ、4
は車両駆動用の主蓄電装置、5はインバータ、6は車両
駆動用電動機、7は減速機、8はデフギア、9a,9b
は車輪である。また、10は補機11の電源となる補助
蓄電装置、12は主蓄電装置4から補助蓄電装置10を
充電するための充電器、13は補助蓄電装置10から主
蓄電装置4を充電するための充電器である。ここで、充
電器12,13には通常、DC−DCコンバータが使用
されている。主蓄電装置4の電圧は数百V程度であるの
に対して、補助蓄電装置10はエンジン自動車のバッテ
リーに相当し、12Vや24Vとなっている。このた
め、充電器12,13は電気絶縁形となっている。
2. Description of the Related Art FIG. 10 shows a drive system of a typical series hybrid electric vehicle. In the figure, 1 is an engine, 2 is a generator, 3 is a converter,
Is a main power storage device for driving the vehicle, 5 is an inverter, 6 is a motor for driving the vehicle, 7 is a speed reducer, 8 is a differential gear, 9a and 9b.
Is a wheel. Reference numeral 10 denotes an auxiliary power storage device serving as a power supply for the auxiliary device 11, reference numeral 12 denotes a charger for charging the auxiliary power storage device 10 from the main power storage device 4, and reference numeral 13 denotes a charge for charging the main power storage device 4 from the auxiliary power storage device 10. It is a charger. Here, a DC-DC converter is usually used for the chargers 12 and 13. The voltage of the main power storage device 4 is about several hundred volts, whereas the auxiliary power storage device 10 corresponds to a battery of an engine vehicle, and has a voltage of 12V or 24V. For this reason, the chargers 12 and 13 are of an electrically insulating type.

【0003】図10のシステムでは、エンジン1の機械
エネルギーを発電機(発電動機2)により電気エネルギ
ーに変換し、この電気エネルギーをコンバータ3、イン
バータ5を介して電動機6により再び機械エネルギーに
変換して車両を駆動する。エネルギーの流れが直列であ
ることから、この方式はシリーズタイプと呼ばれてい
る。また、このシステムにおいて、エンジン1により駆
動される発電機はほぼ一定の電力を出力すると共に、そ
の発生電力と電動機6が必要とする電力との差は、主蓄
電装置4からの充放電によって賄っている。
In the system shown in FIG. 10, mechanical energy of the engine 1 is converted into electric energy by a generator (generator 2), and this electric energy is converted into mechanical energy again by a motor 6 via a converter 3 and an inverter 5. To drive the vehicle. This method is called a series type because the energy flows are in series. Further, in this system, the generator driven by the engine 1 outputs substantially constant power, and the difference between the generated power and the power required by the motor 6 is covered by charging and discharging from the main power storage device 4. ing.

【0004】図10のシステムでは、発電動機2とコン
バータ3とにより発電動機2を電動機動作させ、主蓄電
装置4の電力でエンジン1を始動している。従って、こ
のシステムでは、エンジン1の始動時において、始動に
必要な電力が主蓄電装置4に残っていなければならな
い。主蓄電装置4の電力がエンジン1の始動に不十分で
ある場合に備えて、充電器13が備えられている。すな
わち、充電器13を動作させ、補助蓄電装置10の直流
電力を変換して主蓄電装置4を充電し、この電力でエン
ジン1を始動している。そして、エンジン1が始動した
後は、発電動機2を発電機動作させて主蓄電装置4を充
電する。
[0004] In the system shown in FIG. 10, the generator 2 is operated by a motor by the generator 2 and the converter 3, and the engine 1 is started by the power of the main power storage device 4. Therefore, in this system, when the engine 1 is started, the electric power required for the start must remain in the main power storage device 4. Charger 13 is provided in case power of main power storage device 4 is insufficient for starting engine 1. That is, the charger 13 is operated, the DC power of the auxiliary power storage device 10 is converted, the main power storage device 4 is charged, and the engine 1 is started with this power. Then, after the engine 1 starts, the main power storage device 4 is charged by causing the generator 2 to operate as a generator.

【0005】一方,図11は代表的なパラレルハイブリ
ッド電気自動車の駆動システムを示している。なお、図
10と同一の構成要素には同一番号を付してある。図1
1において、100はエンジン、102a,102bは
クラッチ、103は発電動機、101はコンバータ、1
04は変速機である。クラッチ102aはエンジン10
0の動力の切り離し用、クラッチ102bはエンジン自
動車と同様に変速機104用である。このシステムはト
ルクアシスト方式と呼ばれており、パラレル方式の一種
である。また、本システムは、エンジン100が単独で
車両を駆動することができると共に、発電動機103が
単独で車両を電気的に駆動することも可能なシステムで
ある。
FIG. 11 shows a typical drive system of a parallel hybrid electric vehicle. The same components as those in FIG. 10 are given the same numbers. FIG.
In 100, 100 is an engine, 102a and 102b are clutches, 103 is a generator, 101 is a converter,
04 is a transmission. The clutch 102a is connected to the engine 10
The clutch 102b is for the transmission 104 as in the case of the engine automobile. This system is called a torque assist system, and is a type of parallel system. In addition, the present system is a system in which the engine 100 can independently drive the vehicle, and the power generator 103 can also independently drive the vehicle.

【0006】エンジン駆動の場合は、エンジン100の
出力を発電動機103の軸を介し変速機104に入力し
て車輪9a,9bを駆動すると共に、発電動機103は
発電機運転してコンバータ101を介し主蓄電装置4を
充電する。電気駆動の場合は、クラッチ102aにより
エンジン100を切り離し、主蓄電装置4の電力でコン
バータ101をインバータ運転することにより発電動機
103を電動機運転する。この運転方法はシリーズ方式
と同様となる。エンジン100の始動は、クラッチ10
2bを切り離し、クラッチ102aを繋いで発電動機1
03を電動機運転することにより行う。この方式も、シ
リーズ方式と同様である。
When the engine is driven, the output of the engine 100 is input to the transmission 104 via the shaft of the generator 103 to drive the wheels 9a and 9b. The main power storage device 4 is charged. In the case of electric drive, the engine 100 is disconnected by the clutch 102a, and the generator 101 is driven by an electric motor by inverting the converter 101 with the power of the main power storage device 4. This operation method is the same as the series method. The engine 100 starts when the clutch 10
2b, disconnect the clutch 102a, and
03 is performed by operating the motor. This method is similar to the series method.

【0007】図12は、電池駆動の電気自動車の駆動シ
ステムを示している。なお、図10、図11と同一の構
成要素には同一番号を付してある。図12において、4
0は車両駆動用の主蓄電装置(主電池)、50はインバ
ータ、60は車両駆動用電動機、70は減速機である。
電池を電源とする電気自動車では、電池の電力が不足す
ると走行を継続することができなくなる。しかし、この
ような事態に至った場合でも、車両を安全な場所まで移
動できることが必要である。このために充電器13を搭
載し、補助蓄電装置10の電力により主蓄電装置40を
充電してその電力で車両を走行、移動させるようにして
いる。
FIG. 12 shows a drive system for a battery-powered electric vehicle. The same components as those in FIGS. 10 and 11 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 12, 4
0 is a main power storage device (main battery) for driving the vehicle, 50 is an inverter, 60 is a motor for driving the vehicle, and 70 is a speed reducer.
In an electric vehicle using a battery as a power source, if the power of the battery is insufficient, traveling cannot be continued. However, even in such a situation, it is necessary to be able to move the vehicle to a safe place. For this purpose, a charger 13 is mounted, the main power storage device 40 is charged by the power of the auxiliary power storage device 10, and the vehicle travels and moves with the power.

【0008】図13は、図10〜図12に示した補助蓄
電装置10の充電器12の回路構成を示したものであ
る。ここでは、充電器12を代表的な絶縁形2石式DC
−DCコンバータにより構成してある。図13におい
て、120は入力平滑コンデンサ、121P,121N
は半導体スイッチ、122は一次側が半導体スイッチ1
21P,121Nの間に直列接続された絶縁変圧器、1
22Pはその一次巻線、122Sはその二次巻線、12
3P,123Nはコンデンサ120の両端と一次巻線1
22Pの両端との間に接続された変圧器励磁電流還流ダ
イオード、124,125は二次巻線122Sの両端に
接続された出力整流ダイオード、126は出力平滑リア
クトル、127は出力平滑コンデンサである。
FIG. 13 shows a circuit configuration of charger 12 of auxiliary power storage device 10 shown in FIGS. Here, the charger 12 is a typical insulated two-stone DC
-It is constituted by a DC converter. In FIG. 13, reference numeral 120 denotes an input smoothing capacitor, 121P and 121N.
Is a semiconductor switch, and 122 is a semiconductor switch 1 on the primary side.
Insulation transformer connected in series between 21P and 121N, 1
22P is its primary winding, 122S is its secondary winding, 12P
3P, 123N are both ends of the capacitor 120 and the primary winding 1
A transformer exciting current return diode connected between both ends of the secondary winding 22P, 124 and 125 are output rectifier diodes connected to both ends of the secondary winding 122S, 126 is an output smoothing reactor, and 127 is an output smoothing capacitor.

【0009】図13の回路の動作を、図14を参照しつ
つ説明する。半導体スイッチ121P,121Nは、図
14に示すように同時にオン、オフする。図中、Tがオ
ン、オフの一周期であり、Tonがオン期間、Toffがオ
フ期間を示す。周期Tに対するオン期間Tonの比率を制
御することにより、補助蓄電装置10に対する充電電流
を制御している。
The operation of the circuit shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. The semiconductor switches 121P and 121N are simultaneously turned on and off as shown in FIG. In the figure, T is one cycle of on and off, Ton indicates an on period, and Toff indicates an off period. By controlling the ratio of the ON period Ton to the cycle T, the charging current for the auxiliary power storage device 10 is controlled.

【0010】図15は、図10〜図12に示した主蓄電
装置4または40の充電器13の回路構成を示したもの
である。ここでも、充電器13を代表的な絶縁形2石式
DC−DCコンバータにより構成してある。図15にお
いて、130は入力平滑コンデンサ、131P,131
Nは半導体スイッチ、132は一次側が半導体スイッチ
131P,131Nの間に直列接続された絶縁変圧器、
132Pはその一次巻線、132Sはその二次巻線、1
33P,133Nはコンデンサ130の両端と一次巻線
132Pの両端との間に接続された変圧器励磁電流還流
ダイオード、134,135は二次巻線132Sの両端
に接続された出力整流ダイオード、136は出力平滑リ
アクトル、137は出力平滑コンデンサである。
FIG. 15 shows a circuit configuration of charger 13 of main power storage device 4 or 40 shown in FIGS. Also in this case, the charger 13 is constituted by a typical insulated two-stone DC-DC converter. In FIG. 15, 130 is an input smoothing capacitor, 131P, 131
N is a semiconductor switch; 132 is an insulating transformer whose primary side is connected in series between the semiconductor switches 131P and 131N;
132P is its primary winding, 132S is its secondary winding, 1
33P and 133N are transformer excitation current return diodes connected between both ends of the capacitor 130 and both ends of the primary winding 132P, 134 and 135 are output rectifier diodes connected to both ends of the secondary winding 132S, and 136 is The output smoothing reactor 137 is an output smoothing capacitor.

【0011】この図15の回路構成を図13と対比する
と、図13の入出力側を逆転させれば図15の回路とな
り、両回路構成はいわば対称であって実質的に同一であ
るため、その動作説明は省略する。この図15に示す充
電器13により、主蓄電装置4または40が充電され
る。
When the circuit configuration of FIG. 15 is compared with that of FIG. 13, if the input / output side of FIG. 13 is reversed, the circuit of FIG. 15 is obtained. Since the two circuit configurations are symmetric and substantially the same, The description of the operation is omitted. Main power storage device 4 or 40 is charged by charger 13 shown in FIG.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする問題点】図10、図11に示
したように、主蓄電装置4の電力でエンジンを始動する
ハイブリッド電気自動車では、補助蓄電装置10の電力
を用いてエンジンを始動できるように、補助蓄電装置1
0から主蓄電装置を充電する非常用の充電器13を、主
蓄電装置4から補助蓄電装置10を充電する常用の充電
器12とは別個に設けている。また、図12に示したよ
うに主蓄電装置40の電力のみで走行する電気自動車の
場合でも、主蓄電装置40の電力が消耗して走行不能に
なった場合に備えて、上記と同様の非常用の充電器13
を備えている。
As shown in FIGS. 10 and 11, in a hybrid electric vehicle in which the engine is started by the power of the main power storage device 4, the engine can be started by using the power of the auxiliary power storage device 10. As described above, the auxiliary power storage device 1
The emergency charger 13 for charging the main power storage device from 0 is provided separately from the regular charger 12 for charging the auxiliary power storage device 10 from the main power storage device 4. In addition, as shown in FIG. 12, even in the case of an electric vehicle running only with the power of the main power storage device 40, the same emergency emergency as described above is prepared in case the power of the main power storage device 40 becomes exhausted and the vehicle becomes unable to run. Charger 13 for
It has.

【0013】このように、ハイブリッド電気自動車を含
む電気自動車においては、補助蓄電装置用の常用の充電
器以外に、主蓄電装置用の非常用の充電器を備えている
ため、車載機器の大型化、重量化、高価格化等が問題に
なっており、その解決が望まれている。そこで本発明
は、充電システムを改良して小型・軽量化、低価格化、
効率向上を可能にした絶縁形直流−直流電力変換装置、
及びこの変換装置を有する電気自動車用電気システムを
提供しようとするものである。
[0013] As described above, the electric vehicle including the hybrid electric vehicle includes the emergency charger for the main power storage device in addition to the regular charger for the auxiliary power storage device. , Weight, high price, and the like have become problems, and their solutions are desired. Therefore, the present invention improves the charging system to reduce the size, weight, and price,
Insulated DC-DC power converters that have improved efficiency,
And an electric system for an electric vehicle having the conversion device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】従来の充電器は、出力側
回路には電力制御器がなく、動作は電力の方向が単方向
である一象限動作となっている。このため、本発明の絶
縁形直流−直流電力変換装置は、従来の充電器の出力側
に電力制御機能を持たせることにより、二象限動作の充
電器を実現できることに着目してなされたものである。
すなわち本発明の絶縁形直流−直流電力変換装置では、
従来の充電器の出力回路の整流ダイオードと逆並列に半
導体スイッチと可飽和リアクトルとの直列回路を接続す
ると共に、従来の充電器の入力回路の半導体スイッチに
直列に可飽和リアクトルを接続し、この直列回路に逆並
列にダイオードを接続して整流機能を持たせることによ
って、電流双方向の二象限動作形充電器を実現するよう
にした。これにより、単一の絶縁形直流−直流電力変換
装置によって常用、非常用の充電器を実現することが可
能になる。この電力変換装置を電気自動車に搭載するこ
とにより、車載機器の小型化、軽量化、低価格化等を図
ることができる。
The conventional charger has no power controller in the output side circuit, and operates in a single quadrant in which the power is unidirectional. Therefore, the insulated DC-DC power converter of the present invention has been made with a focus on realizing a two-quadrant operation charger by providing a power control function on the output side of the conventional charger. is there.
That is, in the isolated DC-DC power converter of the present invention,
A series circuit of a semiconductor switch and a saturable reactor is connected in anti-parallel with the rectifier diode of the output circuit of the conventional charger, and a saturable reactor is connected in series to the semiconductor switch of the input circuit of the conventional charger. By connecting a diode to the series circuit in anti-parallel and having a rectification function, a two-quadrant operation type charger with current bidirectionality is realized. This makes it possible to realize a regular and emergency charger with a single insulated DC-DC power converter. By mounting this power conversion device on an electric vehicle, it is possible to reduce the size, weight, and cost of on-vehicle equipment.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態であり、
請求項1,4,5に記載した発明の実施形態に相当す
る。なお、図13と同一の構成要素には同一番号を付し
てある。図1において、14は本発明の絶縁形直流−直
流電力変換装置であり、14aは第1の直流電源として
の主蓄電装置4の正極に接続される第1の入力端子、1
4bは主蓄電装置4の負極に接続される第2の入力端
子、14cは第2の直流電源としての補助蓄電装置10
の正極に接続される第3の入力端子、14dは補助蓄電
装置10の負極に接続される第4の入力端子である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a first embodiment of the present invention,
This corresponds to an embodiment of the invention described in claims 1, 4, and 5. The same components as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 1, reference numeral 14 denotes an insulated DC-DC power converter of the present invention, and reference numeral 14a denotes a first input terminal connected to a positive electrode of a main power storage device 4 as a first DC power supply;
4b is a second input terminal connected to the negative electrode of the main power storage device 4, and 14c is an auxiliary power storage device 10 as a second DC power supply.
The third input terminal 14d connected to the positive electrode of the power storage device 10 is a fourth input terminal connected to the negative electrode of the auxiliary power storage device 10.

【0016】140は入力端子14a,14b間に接続
された平滑コンデンサである。また、143は一次巻線
143P及び二次巻線143Sを有する絶縁変圧器であ
り、入力端子14a,14bと一次巻線143Pの両端
との間には、半導体スイッチ121Pと可飽和リアクト
ル142RPとの直列回路、半導体スイッチ121Nと
可飽和リアクトル142RNとの直列回路が接続されて
いる。更に、これらの直列回路には、各々逆並列に整流
ダイオード141P,141Nが接続されており、これ
らの逆並列回路によって第1、第2のスイッチ回路が構
成されている。
Reference numeral 140 denotes a smoothing capacitor connected between the input terminals 14a and 14b. Reference numeral 143 denotes an insulating transformer having a primary winding 143P and a secondary winding 143S. Between the input terminals 14a and 14b and both ends of the primary winding 143P, a semiconductor switch 121P and a saturable reactor 142RP are connected. A series circuit, a series circuit of the semiconductor switch 121N and the saturable reactor 142RN is connected. Further, rectifier diodes 141P and 141N are connected in anti-parallel to these series circuits, respectively, and these anti-parallel circuits constitute first and second switch circuits.

【0017】絶縁変圧器143の二次巻線143Sの両
端には、図13と同様に整流ダイオード124,125
が接続されている。そして、この実施形態では、各ダイ
オード124,125に対して各々逆並列に、半導体ス
イッチ144Pと可飽和リアクトル145RPとの直列
回路、半導体スイッチ144Nと可飽和リアクトル14
5RNとの直列回路が接続されており、これらの逆並列
回路によって第3、第4のスイッチ回路が構成されてい
る。なお、146は補助蓄電装置10側の平滑リアクト
ル、147は平滑コンデンサである。ここで、絶縁変圧
器143の巻線143P,143Sの極性は、ドットを
付した各一端を同極性とする。
As shown in FIG. 13, rectifier diodes 124 and 125 are provided at both ends of the secondary winding 143S of the insulating transformer 143.
Is connected. In this embodiment, a series circuit of the semiconductor switch 144P and the saturable reactor 145RP, the semiconductor switch 144N and the saturable reactor 14
A series circuit with 5RN is connected, and these antiparallel circuits form third and fourth switch circuits. 146 is a smoothing reactor on the auxiliary power storage device 10 side, and 147 is a smoothing capacitor. Here, the polarity of the windings 143P and 143S of the insulating transformer 143 is the same at each end with a dot.

【0018】この実施形態において、第1〜第4のスイ
ッチ回路を構成する半導体スイッチ121P,121
N,144P,144Nを図1に示すごとくFETによ
って構成した場合、FET素子内に寄生ダイオードが存
在する。半導体スイッチ内に存在する寄生ダイオード
は、逆並列ダイオードと同じ極性である。すなわち、こ
の寄生ダイオードは逆並列接続されたダイオード141
P,141N,124,125に対して並列に接続され
る。
In this embodiment, the semiconductor switches 121P, 121P constituting the first to fourth switch circuits
When N, 144P, and 144N are constituted by FETs as shown in FIG. 1, a parasitic diode exists in the FET element. The parasitic diode present in the semiconductor switch has the same polarity as the anti-parallel diode. That is, the parasitic diode is connected to the diode 141 connected in anti-parallel.
P, 141N, 124, and 125 are connected in parallel.

【0019】一方、逆並列接続されたダイオード141
P,141N,124,125は、半導体スイッチ回路
のスイッチング周波数を考慮して、その周波数特性から
選定される。FET内の寄生ダイオードの周波数特性
は、逆並列接続されるダイオード141P,141N,
124,125に比べて悪いのが一般的であり、このよ
うに寄生ダイオードが逆並列接続ダイオードに並列に接
続されるスイッチ回路のスイッチング性能は、この寄生
ダイオードの周波数特性で制約されてしまう。すなわ
ち、高周波化の制約、スイッチング損失の増大、電磁ノ
イズの増大を伴うので、この寄生ダイオードを電気的に
切り離す必要がある。図1に示した可飽和リアクトル1
42RP,142RN,145RP,145RNはこの
機能のために挿入した素子である。
On the other hand, the diode 141 connected in anti-parallel
P, 141N, 124, and 125 are selected from their frequency characteristics in consideration of the switching frequency of the semiconductor switch circuit. The frequency characteristics of the parasitic diode in the FET are the diodes 141P, 141N,
Generally, the switching performance is worse than 124 and 125, and the switching performance of the switch circuit in which the parasitic diode is connected in parallel with the anti-parallel diode is limited by the frequency characteristics of the parasitic diode. That is, it is necessary to electrically disconnect the parasitic diode because it is accompanied by a restriction of a high frequency, an increase in switching loss, and an increase in electromagnetic noise. Saturable reactor 1 shown in FIG.
42RP, 142RN, 145RP, and 145RN are elements inserted for this function.

【0020】次に、図1における半導体スイッチ回路の
動作を図2を参照して説明する。図2(a)は図1にお
ける半導体スイッチ121Pとその周辺回路の再掲であ
る。図2(a)において、破線で示す121Pdは半導
体スイッチ121P内に寄生するダイオードである。
Next, the operation of the semiconductor switch circuit in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows the semiconductor switch 121P and its peripheral circuits in FIG. 1 again. In FIG. 2A, 121Pd indicated by a broken line is a diode parasitic in the semiconductor switch 121P.

【0021】図2(b)は、半導体スイッチ121Pが
オン(図示しないが、半導体スイッチ121Nもオン)
したときの各部の動作である。時刻T1で半導体スイッ
チ121P(及び121N)がオンすると、図2(a)
の細線の矢印方向に電流が流れようとして、可飽和リア
クトル142RPに電圧が図2(a)のドットの方向に
加わる。同時に、図示されていない可飽和リアクトル1
42RNにも同様に加わる。可飽和リアクトル142R
P(142RN)に加わる電圧の大きさは、主蓄電装置
4の電圧Vbの1/2となり、時刻T2で飽和する。可
飽和リアクトル142RP(142RN)が飽和する
と、半導体スイッチ121P(121N)にはオフ時刻
T3まで負荷電流Iが流れる。ここで、図2(b)の時
刻T1〜T3は図10に示したTonに相当する。
In FIG. 2B, the semiconductor switch 121P is turned on (not shown, but the semiconductor switch 121N is also turned on).
This is the operation of each unit when it is performed. When the semiconductor switch 121P (and 121N) is turned on at the time T1, FIG.
The voltage is applied to the saturable reactor 142RP in the direction of the dot in FIG. At the same time, a saturable reactor 1 (not shown)
42RN is similarly added. Saturable reactor 142R
The magnitude of the voltage applied to P (142RN) is の of voltage Vb of main power storage device 4, and is saturated at time T2. When the saturable reactor 142RP (142RN) is saturated, the load current I flows through the semiconductor switch 121P (121N) until the off time T3. Here, times T1 to T3 in FIG. 2B correspond to Ton shown in FIG.

【0022】図2(c)は、図2(a)の太線の矢印方
向に電流が流れる場合の動作を示す図である。時刻T4
でダイオード141Pに電流が流れると、ダイオード1
41Pの両端には電圧降下Vdが発生する。この電圧V
dは、寄生ダイオード121Pdと可飽和リアクトル1
42RPとの直列回路に加わる。このため、可飽和リア
クトル142RPの電圧は、電圧Vdから寄生ダイオー
ド121Pdの電圧降下を差し引いた大きさとなる。寄
生ダイオード121Pdの電圧降下は、ダイオード14
1Pの電圧降下Vdとほぼ同じ大きさになるので、可飽
和リアクトル142RPの電圧はほぼ零になる。このた
め、図2(c)に示した時刻T4〜T5までの期間Tof
fでは可飽和リアクトル142RPは飽和せず、大きな
インピーダンスを持っているので、可飽和リアクトル1
42RPの電流すなわち半導体スイッチ121Pの電流
はほぼ零となり、負荷電流はダイオード141Pに流れ
る。
FIG. 2C is a diagram showing the operation when a current flows in the direction of the thick arrow in FIG. 2A. Time T4
When a current flows through the diode 141P,
A voltage drop Vd occurs at both ends of 41P. This voltage V
d is the parasitic diode 121Pd and the saturable reactor 1
Joins the series circuit with the 42RP. Therefore, the voltage of the saturable reactor 142RP has a value obtained by subtracting the voltage drop of the parasitic diode 121Pd from the voltage Vd. The voltage drop of the parasitic diode 121Pd is
Since the voltage drop is substantially the same as the voltage drop Vd of 1P, the voltage of the saturable reactor 142RP becomes substantially zero. Therefore, the period Tof from time T4 to time T5 shown in FIG.
At f, the saturable reactor 142RP does not saturate and has a large impedance.
The current of 42RP, that is, the current of the semiconductor switch 121P becomes substantially zero, and the load current flows to the diode 141P.

【0023】次に図1の回路動作について説明する。ま
ず、主蓄電装置4から補助蓄電装置10を充電する常用
充電時には、半導体スイッチ144P,144Nをオフ
し、半導体スイッチ121P,121Nをオンオフ制御
する。この場合、半導体スイッチ144P,144Nは
オフであり、可飽和リアクトル142RP,142R
N,145RP,145RNは回路動作に関して殆ど影
響しないため、実質的に図13と同じ回路になり、半導
体スイッチ121P,121Nの制御及び動作も同じに
なる。従って、回路全体の動作も図14と同様であるた
め、説明を省略する。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described. First, at the time of normal charging in which the auxiliary power storage device 10 is charged from the main power storage device 4, the semiconductor switches 144P and 144N are turned off, and the semiconductor switches 121P and 121N are turned on and off. In this case, the semiconductor switches 144P and 144N are off, and the saturable reactors 142RP and 142R
Since N, 145RP, and 145RN hardly affect the circuit operation, the circuit is substantially the same as that of FIG. 13, and the control and operation of the semiconductor switches 121P and 121N are also the same. Therefore, the operation of the entire circuit is the same as that of FIG.

【0024】次いで、補助蓄電装置10から主蓄電装置
4を充電する非常用充電時には、半導体スイッチ121
P,121Nをオフし、半導体スイッチ144P,14
4Nをオンオフ制御する。この場合の回路は、絶縁形昇
圧式DC−DCコンバータの回路構成となる。この時の
回路構成を図3に示す。図3において、図1と同一の構
成要素には同一の番号を付してある。半導体スイッチ1
44Pはダイオードとして使用するので、図3ではダイ
オードの記号で示している。半導体スイッチ144Nを
オンオフ制御して、低圧側の補助蓄電装置10から高圧
側の主蓄電装置4に絶縁変圧器143を介して充電す
る。
Next, at the time of emergency charging for charging main power storage device 4 from auxiliary power storage device 10, semiconductor switch 121 is used.
P, 121N are turned off, and the semiconductor switches 144P, 14P are turned off.
4N is turned on / off. The circuit in this case has the circuit configuration of an insulated boost DC-DC converter. The circuit configuration at this time is shown in FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are given the same numbers. Semiconductor switch 1
Since 44P is used as a diode, it is indicated by a diode symbol in FIG. The semiconductor switch 144N is turned on and off to charge the low-voltage side auxiliary power storage device 10 to the high-voltage side main power storage device 4 via the insulating transformer 143.

【0025】この場合の動作を図4に示す。この動作で
は、図4に示すように半導体スイッチ144Pをオフす
ると同時に半導体スイッチ144Nをオンし、半導体ス
イッチ144Pをオンすると同時に半導体スイッチ14
4Nをオフする。図4において、Tがオン、オフの一周
期であり、Tonが半導体スイッチ144Nのオン期間、
Toffが半導体スイッチ144Nのオフ期間を示す。周
期Tに対するオン期間Tonの比率を制御することによ
り、充電電流を制御する。
FIG. 4 shows the operation in this case. In this operation, as shown in FIG. 4, the semiconductor switch 144P is turned off and the semiconductor switch 144N is turned on at the same time, and the semiconductor switch 144P is turned on and the semiconductor switch 144P is turned on at the same time.
Turn off 4N. In FIG. 4, T is one cycle of ON and OFF, and Ton is the ON period of the semiconductor switch 144N,
Toff indicates an off period of the semiconductor switch 144N. The charging current is controlled by controlling the ratio of the ON period Ton to the cycle T.

【0026】このように本実施形態では、従来の図1
3、図15に示した常用、非常用の充電器12,13の
両方の機能を、図1の絶縁形直流−直流電力変換装置1
4による電流双方向の二象限動作によって実現すること
ができる。その場合の半導体スイッチの数を比較する
と、前述したように図13、図15の両者を合わせた数
すなわち4個のまま変わらず、更に絶縁変圧器の数は半
減するので、この電力変換装置14を充電器として見た
場合に装置の小型・軽量化、低価格化、高効率化が可能
になる。
As described above, in the present embodiment, the conventional FIG.
3, both functions of the regular and emergency chargers 12 and 13 shown in FIG. 15 are combined with the insulated DC-DC power converter 1 shown in FIG.
4 can be realized by bidirectional two-quadrant operation of current. Comparing the number of semiconductor switches in that case, as described above, the number of both of FIGS. 13 and 15 remains the same, that is, four, and the number of insulating transformers is further reduced by half. When viewed as a charger, the device can be made smaller, lighter, less expensive, and more efficient.

【0027】図5は本発明の第2実施形態であり、請求
項2,4,5に記載した発明の実施形態に相当する。な
お、図1と同一の構成要素には同一の番号を付してあ
る。図5において、142SP,142SN,145S
P,145SNは回路切替スイッチである。常用充電時
には、回路切替スイッチ142SP,142SN,14
5SP,145SNをすべて接点a側に接続する。これ
により、ダイオード141P,141N、半導体スイッ
チ144P,144Nが回路から切り離され、回路構成
は図13と同様になる。制御は図14と同様に、半導体
スイッチ121P,121Nのオンオフ制御によって行
う。また、半導体スイッチ144P,144Nは回路か
ら切り離されるので、これらの寄生ダイオードによる前
述の問題は発生しない。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention, and corresponds to the second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 5, 142SP, 142SN, 145S
P and 145SN are circuit changeover switches. During normal charging, the circuit changeover switches 142SP, 142SN, 14
5SP and 145SN are all connected to the contact a side. As a result, the diodes 141P and 141N and the semiconductor switches 144P and 144N are disconnected from the circuit, and the circuit configuration is the same as that in FIG. The control is performed by the on / off control of the semiconductor switches 121P and 121N as in FIG. Further, since the semiconductor switches 144P and 144N are separated from the circuit, the above-mentioned problem due to these parasitic diodes does not occur.

【0028】図5において、非常用充電時には、前記回
路切替スイッチ142SP,142SN,145SP,
145SNをすべて接点b側に接続する。これにより、
半導体スイッチ121P,121N、ダイオード12
4,125が回路から切り離され、回路構成は図1の非
常用充電時の回路構成(図3)と同様に絶縁形昇圧式D
C−DCコンバータとなる。従って、半導体スイッチ1
44P,144Nのオンオフにより主蓄電装置4を充電
する。このとき、半導体スイッチ121P,121Nは
回路から切り離されるので、これらの寄生ダイオードに
よる前述の問題は発生しない。
In FIG. 5, at the time of emergency charging, the circuit changeover switches 142SP, 142SN, 145SP,
145SN are all connected to the contact b side. This allows
Semiconductor switches 121P, 121N, diode 12
4, 125 are disconnected from the circuit, and the circuit configuration is the same as that of the circuit for emergency charging in FIG. 1 (FIG. 3).
It becomes a C-DC converter. Therefore, the semiconductor switch 1
The main power storage device 4 is charged by turning on and off 44P and 144N. At this time, since the semiconductor switches 121P and 121N are disconnected from the circuit, the above-mentioned problem due to these parasitic diodes does not occur.

【0029】図6は本発明の第3実施形態であり、請求
項3,4,5に記載した発明の別の実施形態に相当す
る。図6では、絶縁変圧器143の二次側のみを示して
あり、その一次側は図5と同様である。図6において、
148は回路切替スイッチであり、図5の回路切替スイ
ッチ145SP,145SNを共用したものである。こ
こで、直列接続された半導体スイッチ144P,144
Nは各々第3、第4のスイッチ回路を構成している。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, which corresponds to another embodiment of the present invention. FIG. 6 shows only the secondary side of the insulating transformer 143, and the primary side is the same as FIG. In FIG.
A circuit switch 148 shares the circuit switches 145SP and 145SN of FIG. Here, the semiconductor switches 144P, 144 connected in series
N constitutes third and fourth switch circuits, respectively.

【0030】図6において、常用充電時には、回路切替
スイッチ148を接点a側に接続することにより、半導
体スイッチ144P,144Nが回路から切り離され、
図5における常用充電時と同じ回路構成になる。また、
非常用充電時には、回路切替スイッチ148を接点b側
に接続することにより、ダイオード124,125が回
路から切り離され、図5における非常用充電時と同じ回
路構成になる。この実施形態において、常用充電時には
半導体スイッチ144P,144Nは回路から切り離さ
れるので、これらの寄生ダイオードによる前述の問題は
発生しない。
In FIG. 6, during normal charging, the semiconductor switches 144P and 144N are cut off from the circuit by connecting the circuit changeover switch 148 to the contact a side.
The circuit configuration is the same as that in normal charging in FIG. Also,
At the time of emergency charging, by connecting the circuit changeover switch 148 to the contact b side, the diodes 124 and 125 are disconnected from the circuit, and the circuit configuration becomes the same as that at the time of emergency charging in FIG. In this embodiment, since the semiconductor switches 144P and 144N are disconnected from the circuit during normal charging, the above-described problem due to these parasitic diodes does not occur.

【0031】図7は請求項6に記載した発明の実施形態
であり、請求項1〜5に記載した絶縁形直流―直流電力
変換装置をシリーズハイブリッド電気自動車に適用した
ものである。なお、図10と同一の構成要素は同一番号
を付してあり、図10における常用、非常用の充電器1
2,13を図1の直流−直流電力変換装置14によって
置き換えた構成である。
FIG. 7 shows an embodiment of the invention described in claim 6, in which the insulated DC-DC power converter described in claims 1 to 5 is applied to a series hybrid electric vehicle. The same components as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and the normal and emergency charger 1 in FIG.
In this configuration, DC power supplies 2 and 13 are replaced by the DC-DC power converter 14 shown in FIG.

【0032】図8も請求項6に記載した発明の実施形態
であり、請求項1〜5に記載した絶縁形直流―直流電力
変換装置をパラレルハイブリッド電気自動車に適用した
ものである。すなわち、図11における常用、非常用の
充電器12,13を図1の直流−直流電力変換装置14
によって置き換えた構成である。
FIG. 8 is also an embodiment of the invention described in claim 6, in which the insulated DC-DC power conversion device described in claims 1 to 5 is applied to a parallel hybrid electric vehicle. That is, the regular and emergency chargers 12 and 13 in FIG. 11 are replaced with the DC-DC power converter 14 in FIG.
The configuration is replaced by

【0033】更に、図9も請求項6に記載した発明の実
施形態であり、請求項1〜5に記載した絶縁形直流―直
流電力変換装置を主蓄電装置40の電力のみで走行する
電気自動車に適用したものである。すなわち、図12に
おける常用、非常用の充電器12,13を図1の直流−
直流電力変換装置14によって置き換えた構成である。
FIG. 9 also shows an embodiment of the invention as set forth in claim 6, wherein the insulated DC-DC power converter according to claims 1 to 5 runs on only the power of the main power storage device 40. It is applied to That is, the regular and emergency chargers 12 and 13 in FIG.
This is a configuration in which the DC power conversion device 14 is replaced.

【0034】上記の図7〜図9の実施形態における直流
−直流電力変換装置14の動作は図1〜図6において説
明したため、ここでは説明を省略する。
The operation of the DC-DC power converter 14 in the above-described embodiment of FIGS. 7 to 9 has been described with reference to FIGS.

【0035】なお、上記各実施形態では、蓄電装置が化
学二次電池である場合を説明したが、電気二重層コンデ
ンサのような物理電池を始めとする他の蓄電装置や太陽
電池、燃料電池など電圧変動のある直流電源装置にも適
用できることは勿論である。また、主蓄電装置側の入力
側において平滑コンデンサ以外のフィルタ回路の説明は
省略したが、必要に応じて適当なフィルタ回路を更に接
続しても良い。更に、本発明に係る絶縁形直流−直流電
力変換装置は、電気自動車における充電システムばかり
でなく、2つの蓄電装置間または直流電源間の電流双方
向直流−直流電力変換システムに適用できることは言う
までもない。
In each of the above embodiments, the case where the power storage device is a chemical secondary battery has been described. However, other power storage devices such as a physical battery such as an electric double layer capacitor, a solar battery, a fuel cell, and the like. Of course, the present invention can be applied to a DC power supply having a voltage fluctuation. Although the description of the filter circuit other than the smoothing capacitor on the input side of the main power storage device is omitted, an appropriate filter circuit may be further connected as necessary. Furthermore, it goes without saying that the isolated DC-DC power converter according to the present invention can be applied not only to a charging system in an electric vehicle, but also to a current bidirectional DC-DC power conversion system between two power storage devices or a DC power supply. .

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のように本発明では、2つの蓄電装
置等、第1、第2の直流電源間の双方向の充電システム
を一体化し、電気絶縁形の直流−直流電力変換装置とし
て構成したので、次の効果がある。 (1)充電器の小形・軽量化、低価格化が実現できる。 (2)電気自動車を始めとして、各種の充電システムへ
の適用が可能である。
As described above, according to the present invention, a two-way charging system between the first and second DC power sources, such as two power storage devices, is integrated to form an electrically insulated DC-DC power converter. Therefore, the following effects are obtained. (1) A compact, lightweight, and low-cost charger can be realized. (2) It can be applied to various charging systems including electric vehicles.

【0037】更に、本発明の絶縁形直流―直流電力変換
装置を電気自動車に適用すると、次の効果が期待され
る。 (1)充電器の小形・軽量化、低価格化が図れる。 (2)主蓄電装置の電力が不足しても補助蓄電装置の電
力によってエンジン始動や非常走行が可能であるため、
走行信頼性の高い電気自動車を実現することができる。 (3)電圧変動の大きい化学二次電池を始め、電気二重
層コンデンサ、太陽電池、燃料電池など多様な蓄電装置
や直流電源装置にも適用することができる。 (4)電気自動車の普及・発展に大きく貢献することが
できる。
Further, when the insulated DC-DC power converter of the present invention is applied to an electric vehicle, the following effects are expected. (1) It is possible to reduce the size, weight, and cost of the charger. (2) Even if the power of the main power storage device is insufficient, the power of the auxiliary power storage device can start the engine or run in an emergency,
An electric vehicle with high running reliability can be realized. (3) The present invention can be applied to various power storage devices such as a chemical secondary battery having a large voltage fluctuation, an electric double layer capacitor, a solar cell, and a fuel cell, and a DC power supply. (4) It can greatly contribute to the spread and development of electric vehicles.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態を示す絶縁形直流−直流
電力変換装置の回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an insulated DC-DC power converter according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のスイッチ回路の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the switch circuit of FIG. 1;

【図3】図1の実施形態における非常用充電時の回路構
成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration at the time of emergency charging in the embodiment of FIG. 1;

【図4】図1の動作説明図である。FIG. 4 is an operation explanatory diagram of FIG. 1;

【図5】本発明の第2実施形態を示す絶縁形直流−直流
電力変換装置の回路構成図である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an insulated DC-DC power converter according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施形態を示す絶縁形直流−直流
電力変換装置の回路構成図である。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of an insulated DC-DC power converter according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施形態としてのシリーズハイブ
リッド電気自動車の駆動システムを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a drive system for a series hybrid electric vehicle as a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5実施形態としてのパラレルハイブ
リッド電気自動車の駆動システムを示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a drive system for a parallel hybrid electric vehicle according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6実施形態としての電池駆動の電気
自動車の駆動システムを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a drive system of a battery-driven electric vehicle as a sixth embodiment of the present invention.

【図10】従来技術としてのシリーズハイブリッド電気
自動車の駆動システムを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a drive system of a series hybrid electric vehicle as a prior art.

【図11】従来技術としてのパラレルハイブリッド電気
自動車の駆動システムを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a drive system of a parallel hybrid electric vehicle as a conventional technique.

【図12】従来技術としての電池駆動の電気自動車の駆
動システムを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a driving system of a battery-driven electric vehicle as a conventional technique.

【図13】図10〜図12における補助蓄電装置の充電
器の回路構成図である。
FIG. 13 is a circuit configuration diagram of a charger of the auxiliary power storage device in FIGS.

【図14】図13の動作説明図である。FIG. 14 is an operation explanatory diagram of FIG. 13;

【図15】図10〜図12における主蓄電装置の充電器
の回路構成図である。
15 is a circuit configuration diagram of a charger of the main power storage device in FIGS. 10 to 12. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,100 エンジン 2,103 発電動機 3 コンバータ 4 主蓄電装置 5 インバータ 6 車両駆動用電動機 7 減速機 8 デフギア 9a,9b 車輪 10 補助蓄電装置 11 補機 14 絶縁形直流−直流電力変換装置 14a,14b,14c,14d 入力端子 102a,102b クラッチ 104 減速機 121P,121N,144P,144N 半導体スイ
ッチ 121Pd 寄生ダイオード 123P,123N,124,125 ダイオード 140,147 平滑コンデンサ 142RP,142RN,145RP,145RN 可
飽和リアクトル 142SP,142SN,145SP,145SN,1
48 回路切替スイッチ 143 絶縁変圧器 143P 一次巻線 143S 二次巻線 146 平滑リアクトル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Engine 2,103 Generator motor 3 Converter 4 Main power storage device 5 Inverter 6 Vehicle drive motor 7 Reduction gear 8 Differential gear 9a, 9b Wheel 10 Auxiliary power storage device 11 Auxiliary device 14 Insulated DC-DC power converter 14a, 14b , 14c, 14d Input terminals 102a, 102b Clutch 104 Reducer 121P, 121N, 144P, 144N Semiconductor switch 121Pd Parasitic diode 123P, 123N, 124, 125 Diode 140, 147 Smoothing capacitor 142RP, 142RN, 145RP, 145RN Saturable reactor 142SP, 142SN, 145SP, 145SN, 1
48 Circuit changeover switch 143 Insulation transformer 143P Primary winding 143S Secondary winding 146 Smoothing reactor

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1、第2の入力端子に接続される第1
の直流電源と、第3、第4の入力端子に接続される第2
の直流電源との間で、絶縁変圧器を介して電力変換を行
う絶縁形直流−直流電力変換装置において、 第1の直流電源の正極に接続される第1の入力端子と、
前記絶縁変圧器の一次巻線の一端との間に、半導体スイ
ッチと可飽和リアクトルとの直列回路にダイオードを逆
並列接続してなる第1のスイッチ回路を接続すると共
に、 第1の直流電源の負極に接続される第2の入力端子と、
前記一次巻線の他端との間に、半導体スイッチと可飽和
リアクトルとの直列回路にダイオードを逆並列接続して
なる第2のスイッチ回路を接続し、 第1及び第2のスイッチ回路の半導体スイッチは第1の
入力端子から第2の入力端子に向かう通流方向とし、 第1の入力端子と前記一次巻線の他端との間、及び、第
2の入力端子と前記一次巻線の一端との間に、第2の入
力端子から第1の入力端子に向かう極性でそれぞれダイ
オードを接続し、 前記絶縁変圧器の二次巻線の一端と、第2の直流電源の
正極に接続される第3の入力端子との間に、半導体スイ
ッチと可飽和リアクトルとの直列回路にダイオードを逆
並列接続してなる第3のスイッチ回路とリアクトルとを
直列に接続すると共に、 第3のスイッチ回路と前記リアクトルとの接続点と、前
記二次巻線の他端との間に、半導体スイッチと可飽和リ
アクトルとの直列回路にダイオードを逆並列接続してな
る第4のスイッチ回路を接続し、 前記二次巻線の他端を、第2の直流電源の負極に接続さ
れる第4の入力端子に接続し、 第3のスイッチ回路の半導体スイッチは第3の入力端子
から前記二次巻線に向かう通流方向とすると共に、第4
のスイッチ回路の半導体スイッチは第3の入力端子から
第4の入力端子に向かう通流方向とし、 前記絶縁変圧器の一次巻線の一端及び二次巻線の一端を
同極性としたことを特徴とする絶縁形直流−直流電力変
換装置。
A first input terminal connected to first and second input terminals;
And a second power supply connected to the third and fourth input terminals.
An insulated DC-DC power converter that performs power conversion via an insulating transformer between the DC power supply and a first input terminal connected to a positive electrode of a first DC power supply;
A first switch circuit formed by connecting a diode in anti-parallel to a series circuit of a semiconductor switch and a saturable reactor is connected between one end of a primary winding of the insulating transformer and a first DC power supply. A second input terminal connected to the negative electrode,
A second switch circuit formed by connecting a diode in anti-parallel to a series circuit of a semiconductor switch and a saturable reactor between the other end of the primary winding and a semiconductor of the first and second switch circuits; The switch has a flowing direction from the first input terminal to the second input terminal, between the first input terminal and the other end of the primary winding, and between the second input terminal and the primary winding. A diode is connected between the first input terminal and the second input terminal with a polarity from the second input terminal to the first input terminal. The diode is connected to one end of a secondary winding of the insulating transformer and a positive electrode of a second DC power supply. A third switch circuit formed by connecting a diode in anti-parallel to a series circuit of a semiconductor switch and a saturable reactor, and a third input terminal; And the point of connection with the reactor Connecting a fourth switch circuit formed by connecting a diode in anti-parallel to a series circuit of a semiconductor switch and a saturable reactor between the other end of the secondary winding and the other end of the secondary winding. Is connected to a fourth input terminal connected to the negative electrode of the second DC power supply, and the semiconductor switch of the third switch circuit has a flow direction from the third input terminal to the secondary winding and , Fourth
Wherein the semiconductor switch of the switch circuit has a flowing direction from the third input terminal to the fourth input terminal, and one end of the primary winding and one end of the secondary winding of the insulating transformer have the same polarity. Insulated DC-DC power converter.
【請求項2】 第1、第2の入力端子に接続される第1
の直流電源と、第3、第4の入力端子に接続される第2
の直流電源との間で、絶縁変圧器を介して電力変換を行
う絶縁形直流−直流電力変換装置において、 第1の直流電源の正極に接続される第1の入力端子と、
前記絶縁変圧器の一次巻線の一端との間に、半導体スイ
ッチと逆方向のダイオードとのいずれかを第1の回路切
替スイッチを介して接続するようにした第1のスイッチ
回路を接続すると共に、 第1の直流電源の負極に接続される第2の入力端子と、
前記一次巻線の他端との間に、半導体スイッチと逆方向
のダイオードとのいずれかを第2の回路切替スイッチを
介して接続するようにした第2のスイッチ回路を接続
し、 第1及び第2のスイッチ回路の半導体スイッチは第1の
入力端子から第2の入力端子に向かう通流方向とし、 第1の入力端子と前記一次巻線の他端との間、及び、第
2の入力端子と前記一次巻線の一端との間に、第2の入
力端子から第1の入力端子に向かう極性でそれぞれダイ
オードを接続し、 前記絶縁変圧器の二次巻線の一端と、第2の直流電源の
正極に接続される第3の入力端子との間に、半導体スイ
ッチと逆方向のダイオードとのいずれかを第3の回路切
替スイッチを介して接続するようにした第3のスイッチ
回路とリアクトルとを直列に接続すると共に、 第3のスイッチ回路と前記リアクトルとの接続点と、前
記二次巻線の他端との間に、半導体スイッチと逆方向の
ダイオードとのいずれかを第4の回路切替スイッチを介
して接続するようにした第4のスイッチ回路を接続し、 前記二次巻線の他端を、第2の直流電源の負極に接続さ
れる第4の入力端子に接続し、 第3のスイッチ回路の半導体スイッチは第3の入力端子
から前記二次巻線に向かう通流方向とすると共に、第4
のスイッチ回路の半導体スイッチは第3の入力端子から
第4の入力端子に向かう通流方向とし、 前記絶縁変圧器の一次巻線の一端及び二次巻線の一端を
同極性としたことを特徴とする絶縁形直流−直流電力変
換装置。
2. A first terminal connected to first and second input terminals.
And a second power supply connected to the third and fourth input terminals.
An insulated DC-DC power converter that performs power conversion via an insulating transformer between the DC power supply and a first input terminal connected to a positive electrode of a first DC power supply;
A first switch circuit is connected between one end of the primary winding of the insulating transformer and one of a semiconductor switch and a diode in a reverse direction via a first circuit changeover switch. A second input terminal connected to the negative electrode of the first DC power supply;
A second switch circuit is connected between the other end of the primary winding and one of a semiconductor switch and a diode in a reverse direction via a second circuit changeover switch, and The semiconductor switch of the second switch circuit has a flowing direction from the first input terminal to the second input terminal, between the first input terminal and the other end of the primary winding, and a second input terminal. A diode is connected between a terminal and one end of the primary winding with a polarity going from a second input terminal to a first input terminal, and one end of a secondary winding of the insulating transformer is connected to a second end. A third switch circuit configured to connect one of a semiconductor switch and a diode in the opposite direction via a third circuit switch between a third input terminal connected to a positive electrode of the DC power supply; With the reactor connected in series, the third Between the connection point between the switch circuit and the reactor and the other end of the secondary winding, one of a semiconductor switch and a diode in the opposite direction is connected via a fourth circuit changeover switch. A fourth switch circuit is connected, the other end of the secondary winding is connected to a fourth input terminal connected to a negative electrode of a second DC power supply, and a semiconductor switch of the third switch circuit is a third switch circuit. In the direction of flow from the input terminal to the secondary winding.
Wherein the semiconductor switch of the switch circuit has a flowing direction from the third input terminal to the fourth input terminal, and one end of the primary winding and one end of the secondary winding of the insulating transformer have the same polarity. Insulated DC-DC power converter.
【請求項3】 第1、第2の入力端子に接続される第1
の直流電源と、第3、第4の入力端子に接続される第2
の直流電源との間で、絶縁変圧器を介して電力変換を行
う絶縁形直流−直流電力変換装置において、 第1の直流電源の正極に接続される第1の入力端子と、
前記絶縁変圧器の一次巻線の一端との間に、半導体スイ
ッチと逆方向のダイオードとのいずれかを第1の回路切
替スイッチを介して接続するようにした第1のスイッチ
回路を接続すると共に、 第1の直流電源の負極に接続される第2の入力端子と、
前記一次巻線の他端との間に、半導体スイッチと逆方向
のダイオードとのいずれかを第2の回路切替スイッチを
介して接続するようにした第2のスイッチ回路を接続
し、 第1及び第2のスイッチ回路の半導体スイッチは第1の
入力端子から第2の入力端子に向かう通流方向とし、 第1の入力端子と前記一次巻線の他端との間、及び、第
2の入力端子と前記一次巻線の一端との間に、第2の入
力端子から第1の入力端子に向かう極性でそれぞれダイ
オードを接続し、 前記絶縁変圧器の二次巻線の一端と他端との間に、半導
体スイッチを2個直列接続した第3、第4のスイッチ回
路と、ダイオードを2個直列接続したダイオード回路と
をそれぞれ接続し、第3、第4のスイッチ回路の接続点
と前記ダイオード回路の接続点とのいずれか一方を第3
の回路切替スイッチを介してリアクトルの一端に接続
し、このリアクトルの他端を第2の直流電源の正極に接
続される第3の入力端子に接続し、 前記二次巻線の他端を、第2の直流電源の負極に接続さ
れる第4の入力端子に接続し、 第3、第4のスイッチ回路の半導体スイッチは第3の入
力端子から前記二次巻線に向かう通流方向とすると共
に、前記ダイオード回路のダイオードは前記二次巻線か
ら第3の入力端子に向かう通流方向とし、 前記絶縁変圧器の一次巻線の一端及び二次巻線の一端を
同極性としたことを特徴とする絶縁形直流−直流電力変
換装置。
A first input terminal connected to the first and second input terminals;
And a second power supply connected to the third and fourth input terminals.
An insulated DC-DC power converter that performs power conversion via an insulating transformer between the DC power supply and a first input terminal connected to a positive electrode of a first DC power supply;
A first switch circuit is connected between one end of the primary winding of the insulating transformer and one of a semiconductor switch and a diode in a reverse direction via a first circuit changeover switch. A second input terminal connected to the negative electrode of the first DC power supply;
A second switch circuit is connected between the other end of the primary winding and one of a semiconductor switch and a diode in a reverse direction via a second circuit changeover switch, and The semiconductor switch of the second switch circuit has a flowing direction from the first input terminal to the second input terminal, between the first input terminal and the other end of the primary winding, and a second input terminal. A diode is connected between a terminal and one end of the primary winding with a polarity from the second input terminal to the first input terminal, and a diode is connected between one end and the other end of the secondary winding of the insulating transformer. A third and a fourth switch circuit in which two semiconductor switches are connected in series, and a diode circuit in which two diodes are connected in series, are respectively connected therebetween, and a connection point of the third and fourth switch circuits is connected to the diode. One of the circuit connection points
The other end of this reactor is connected to a third input terminal connected to the positive electrode of the second DC power supply, the other end of the secondary winding, The semiconductor switch of the third and fourth switch circuits is connected to a fourth input terminal connected to the negative electrode of the second DC power supply, and has a flow direction from the third input terminal to the secondary winding. In addition, the diode of the diode circuit has a flowing direction from the secondary winding toward the third input terminal, and one end of the primary winding of the insulating transformer and one end of the secondary winding have the same polarity. An isolated DC-DC power converter.
【請求項4】 請求項1,2または3記載の絶縁形直流
−直流電力変換装置において、 第1、第2のスイッチ回路を制御して第1、第2の入力
端子側から第3、第4の入力端子側への通電電力を制御
することを特徴とする絶縁形直流−直流電力変換装置。
4. The insulated DC-DC power converter according to claim 1, 2 or 3, wherein the first and second switch circuits are controlled to control the third and third input terminals from the first and second input terminals. 4. An insulated DC-DC power converter, characterized by controlling the power supplied to the input terminal side of No. 4.
【請求項5】 請求項1,2または3記載の絶縁形直流
−直流電力変換装置において、 第3、第4のスイッチ回路を制御して第3、第4の入力
端子側から第1、第2の入力端子側への通電電力を制御
することを特徴とする絶縁形直流−直流電力変換装置。
5. The insulated DC-DC power converter according to claim 1, 2 or 3, wherein the third and fourth switch circuits are controlled to control the first and fourth input terminals from the first and fourth input terminals. 2. An insulated DC-DC power converter, which controls the power supplied to the input terminal side of No. 2.
【請求項6】 車両駆動用の主蓄電装置と補機用の補助
蓄電装置とを備えた電気自動車において、 主蓄電装置と補助蓄電装置との間に、請求項1,2,
3,4または5記載の絶縁形直流−直流電力変換装置を
接続したことを特徴とする電気自動車用電気システム。
6. An electric vehicle comprising a main power storage device for driving a vehicle and an auxiliary power storage device for auxiliary equipment, wherein an electric power storage device is provided between the main power storage device and the auxiliary power storage device.
An electric system for an electric vehicle to which the insulated DC-DC power converter according to 3, 4, or 5 is connected.
【請求項7】 請求項6記載の電気自動車用電気システ
ムにおいて、 主蓄電装置が化学二次電池であることを特徴とする電気
自動車用電気システム。
7. The electric system for an electric vehicle according to claim 6, wherein the main power storage device is a chemical secondary battery.
【請求項8】 請求項6記載の電気自動車用電気システ
ムにおいて、 主蓄電装置が電気二重層キャパシタ電池であることを特
徴とする電気自動車用電気システム。
8. The electric system for an electric vehicle according to claim 6, wherein the main power storage device is an electric double layer capacitor battery.
【請求項9】 請求項6記載の電気自動車用電気システ
ムにおいて、 主蓄電装置が太陽電池であることを特徴とする電気自動
車用電気システム。
9. The electric system for an electric vehicle according to claim 6, wherein the main power storage device is a solar cell.
【請求項10】 請求項6記載の電気自動車用電気シス
テムにおいて、 主蓄電装置が燃料電池であることを特徴とする電気自動
車用電気システム。
10. The electric system for an electric vehicle according to claim 6, wherein the main power storage device is a fuel cell.
【請求項11】 請求項7,8,9または10記載の電
気自動車用電気システムにおいて、 補助蓄電装置が電気二重層キャパシタ電池であることを
特徴とする電気自動車用電気システム。
11. The electric system for an electric vehicle according to claim 7, 8, 9 or 10, wherein the auxiliary power storage device is an electric double layer capacitor battery.
JP10101660A 1998-03-23 1998-04-14 Insulating-type dc-dc converter, and electric system for electric vehicle Pending JPH11299003A (en)

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US09/273,437 US6081434A (en) 1998-03-23 1999-03-22 Insulation-type DC-DC power conversion unit and electric system for electric vehicle
DE19913115A DE19913115A1 (en) 1998-03-23 1999-03-23 Isolation type DC-DC power conversion unit and electrical system for an electric vehicle

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245387A (en) * 2007-03-27 2008-10-09 Nagano Japan Radio Co Switching power supply
JP2012228015A (en) * 2011-04-18 2012-11-15 Mitsubishi Electric Corp Vehicle power supply device
JP2016167937A (en) * 2015-03-10 2016-09-15 オムロン株式会社 Insulation type bi-directional dc-dc converter, and power conversion system

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