KR101477447B1 - Auxiliary power device for a vehicle - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

장치를 대규모화하는 일 없이, 배터리의 출력 전압이 저하된 경우에도 기동 가능한 차량용 보조 전원 장치를 얻는 것이다. 배터리를 대신하여 전력을 공급하는 비상시 전원 기동 장치(100)를, 배터리의 출력 전압이 저하된 경우에 가선(1)으로부터 전력을 공급하는 스위치 회로(200)와, 스위치 회로(200)를 통하여 입력된 가선 전압을 분압하여 출력하는 직류 강압 회로(300)와, 직류 강압 회로(300)의 출력 전압이 입력되어 배터리의 정상시에 있어서의 출력 전압과 동등한 직류 전압을 출력하는 컨버터(26)에 의해 구성하고, 스위칭 소자(18)와, 스위치 회로(200)와 스위칭 소자(18)의 콜렉터의 사이에 접속된 직렬 저항(13)과, 스위칭 소자(18)의 이미터에 접속된 평활 콘덴서(19)에 의해 직류 강압 회로(300)를 구성하고, 직류 강압 회로(300)의 출력 전압치에 따라서, 직렬 저항(13)에 흐르는 전류의 통류율 제어를 행하여, 직류 강압 회로(300)의 출력 전압을 일정치로 유지한다. It is possible to obtain an auxiliary power source for a vehicle which can be started even when the output voltage of the battery is reduced without enlarging the apparatus. An emergency start power supply device 100 for supplying power in place of a battery includes a switch circuit 200 for supplying power from a line 1 when an output voltage of the battery is lowered, And a converter 26 for outputting a DC voltage equivalent to the output voltage of the battery when the output voltage of the DC voltage step-down circuit 300 is input and the battery is at a normal state A series resistor 13 connected between the switching element 18 and the collectors of the switching circuit 200 and the switching element 18 and a smoothing capacitor 19 connected to the emitter of the switching element 18 Down circuit 300 to control the current flowing through the series resistor 13 in accordance with the output voltage value of the DC voltage step-down circuit 300 so that the output voltage of the DC voltage step-down circuit 300 Is maintained at a constant value.

Figure R1020137015200
Figure R1020137015200

Description

차량용 보조 전원 장치{AUXILIARY POWER DEVICE FOR A VEHICLE}[0001] AUXILIARY POWER DEVICE FOR A VEHICLE [0002]

본 발명은 차량용 보조 전원 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an auxiliary power supply for a vehicle.

차량용 보조 전원 장치는 팬터그래프(pantograph)를 통하여 가선으로부터 공급된 전력을 정지형(靜止形) 인버터에 의해 직류에서 교류로 변환하여, 누설 트랜스(leakage transformer)를 통하여 차량 내의 공조 시스템이나 조명 기기 등의 차량용 기기에 전력 공급을 행하고 있다. 정지형 인버터는 복수 개의 파워(power) 반도체 소자로 구성되고, 이들 파워 반도체 소자를 구동 제어하는 제어 회로는 배터리로부터 공급되는 직류 전력에 의해 구동된다. 또한, 이 배터리는 차량의 운전 중에는, 정지형 인버터로부터 공급되는 전력에 의해 충전된다. The auxiliary power supply unit for a vehicle converts the electric power supplied from the cantilever through a pantograph from a direct current to an alternating current by a stationary inverter and supplies the electric power through a leakage transformer to an automotive air conditioning system, And power is supplied to the device. The stationary inverter is composed of a plurality of power semiconductor elements, and the control circuit for driving and controlling these power semiconductor elements is driven by the DC power supplied from the battery. Further, this battery is charged by the electric power supplied from the stationary inverter while the vehicle is in operation.

한편, 어떠한 원인에 의해 차량 기동 때에 배터리의 출력 전압이 저하되어 있는 경우에는, 제어 회로의 기동에 필요한 전력이 얻어지지 않아서, 정지형 인버터를 기동할 수 없다. 일본 내에서는 상용 전원을 공급하여 기동하는 것도 가능하지만, 해외에서는 상용 전원을 공급할 수 없는 상황도 있어, 구제(救濟)가 곤란한 경우가 있다. 이와 같은 과제를 해결하는 기술로서, 제1 전력 변환 장치인 정지형 인버터에 부가하여, 가선으로부터 공급되는 직류 전압만으로 동작하는 제2 전력 변환 장치를 구비하고, 배터리의 전압이 소정치보다도 작은 경우에, 이 제2 전력 변환 장치로부터 제어 회로에 전력을 공급하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). On the other hand, when the output voltage of the battery is lowered at the time of starting the vehicle due to some cause, power required for starting the control circuit is not obtained, and the stationary inverter can not be started. In Japan, it is also possible to start commercial power supply, but there are cases where it is not possible to supply commercial power from abroad, so it is sometimes difficult to rescue. As a technique for solving such a problem, there is provided a second power conversion device that operates only with a DC voltage supplied from a ground line in addition to a stationary inverter that is a first power conversion device, and when the voltage of the battery is smaller than a predetermined value, And supplying power from the second power conversion device to the control circuit (for example, Patent Document 1).

[특허 문헌 1] 일본국 특개소 62-217802호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-217802

그렇지만, 상기 종래 기술에서는, 가선으로부터 공급되는 직류 전압(예를 들면, 1500V 등)으로부터 제어 회로의 구동에 필요한 저전압을 얻기 위해, 다단(多段)의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:절연 게이트 바이폴러 트랜지스터)가 필요하다. 또, 가선으로부터 공급되는 직류 전압에 따라 IGBT를 보다 다단화할 필요가 있기 때문에, 장치가 대규모화된다고 하는 과제가 있었다. However, in the above conventional technique, in order to obtain a low voltage necessary for driving the control circuit from a DC voltage (e.g., 1500 V) supplied from a line, a multi-stage IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor ) Is required. In addition, since it is necessary to further increase the number of IGBTs in accordance with the DC voltage supplied from the branch line, there has been a problem that the size of the apparatus is increased.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 장치를 대규모화하는 일 없이, 배터리의 출력 전압이 저하된 경우에도 기동 가능한 차량용 보조 전원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an auxiliary power supply for a vehicle which can be started even when the output voltage of the battery is reduced without enlarging the apparatus.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 차량용 보조 전원 장치는, 배터리로부터 공급되는 직류 전력에 의해 동작하는 제어 회로에 의해 구동되어, 가선으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터를 구비하고, 차량 내의 공조 시스템이나 조명 기기를 포함하는 차량용 기기에 상기 교류 전력을 공급하는 차량용 보조 전원 장치에 있어서, 상기 배터리의 출력 전압이 저하되어 상기 배터리로부터 상기 제어 회로에 전력을 공급할 수 없는 경우에, 상기 배터리를 대신하여 상기 제어 회로에 전력을 공급하는 비상시 전원 기동 장치를 구비하고, 상기 비상시 전원 기동 장치는 상기 배터리의 출력 전압이 소정치 이하로 저하된 경우에 상기 가선으로부터 전력을 공급하는 스위치 회로와, 상기 스위치 회로를 통하여 입력된 가선 전압을 분압하여 출력하는 직류 강압 회로와, 상기 직류 강압 회로의 출력 전압을 일정치로 유지하도록 제어하는 초퍼(chopper) 제어 회로와, 상기 직류 강압 회로의 출력 전압이 입력되어 상기 배터리의 정상시에 있어서의 출력 전압과 동등한 직류 전압을 출력하는 컨버터를 구비하고, 상기 직류 강압 회로는 일 소자의 스위칭(switching) 소자와, 상기 스위치 회로와 상기 스위칭 소자의 제1 단자의 사이에 접속된 직렬 저항과, 상기 스위칭 소자의 제2 단자에 접속되어 상기 컨버터로의 출력 전압을 평활(平滑)하는 평활 콘덴서를 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, an auxiliary power source apparatus for a vehicle according to the present invention is driven by a control circuit operated by DC power supplied from a battery, and converts DC power from a line into AC power An auxiliary power supply apparatus for a vehicle comprising an inverter and supplying the AC power to a vehicle apparatus including an air conditioning system or a lighting apparatus in a vehicle, characterized in that the output voltage of the battery is lowered to supply power to the control circuit And an emergency power supply starting device for supplying power to the control circuit in place of the battery when the output voltage of the battery is lower than a predetermined value, And a switch circuit for supplying an input A chopper control circuit for controlling the output voltage of the DC voltage step-down circuit to be maintained at a constant value; and a chopper control circuit for inputting an output voltage of the DC voltage step- Wherein the direct current step-down circuit includes a switching element of one element and a series resistor connected between the switch circuit and the first terminal of the switching element, And a smoothing capacitor connected to the second terminal of the switching element and smoothing the output voltage to the converter.

본 발명에 의하면, 장치를 대규모화하는 일 없이, 배터리의 출력 전압이 저하된 경우에도 기동할 수 있다고 하는 효과를 달성한다. According to the present invention, it is possible to achieve an effect that the apparatus can be started even when the output voltage of the battery is reduced without enlarging the apparatus.

도 1은 실시 형태에 따른 차량용 보조 전원 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 비상시 전원 기동 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 직렬 저항에 흐르는 전류 파형의 일례를 나타내는 도면이다.
1 is a diagram showing a configuration example of an auxiliary vehicle power source apparatus according to an embodiment.
2 is a diagram showing an example of the configuration of an emergency start-up power source device.
3 is a diagram showing an example of a current waveform flowing in a series resistor.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 차량용 보조 전원 장치에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an auxiliary power supply for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the present invention is not limited to the embodiments described below.

실시 형태. Embodiments.

도 1은 실시 형태에 따른 차량용 보조 전원 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실시 형태에 따른 차량용 보조 전원 장치는 입력 회로(4)와, 정지형 인버터(5)와, 누설 트랜스(6)와, 평활 콘덴서(9)와, 시퀀스 제어 회로(10)와, 배터리(8)와, 충전 회로(7)와, 비상시 전원 기동 장치(100)를 구비하고 있다. 1 is a diagram showing a configuration example of an auxiliary vehicle power source apparatus according to an embodiment. 1, the auxiliary power source device for a vehicle according to the embodiment includes an input circuit 4, a stationary inverter 5, a leakage transformer 6, a smoothing capacitor 9, a sequence control circuit 10 A battery 8, a charging circuit 7, and an emergency start-up power source device 100. The power source start device 100 is provided with a power source,

정지형 인버터(5)는 가선(1)으로부터 팬터그래프(2), 단로(斷路) 스위치(3) 및 입력 회로(4)를 통하여 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력한다. 이 정지형 인버터(5)는 시퀀스 제어 회로(10)에 의해 제어된다.The stationary inverter 5 converts the DC power supplied from the cabling 1 through the pantograph 2, the disconnect switch 3 and the input circuit 4 to AC power and outputs the AC power. The stationary inverter (5) is controlled by the sequence control circuit (10).

누설 트랜스(6)는 정지형 인버터(5)로부터 출력된 교류 전력을 소정의 교류 전압으로 변환하여 차량 내의 공조 시스템이나 조명 기기 등의 차량용 기기(11)에 출력한다. 평활 콘덴서(9)는 누설 트랜스(6)의 출력을 평활한다. The leakage transformer 6 converts the AC power output from the stationary inverter 5 into a predetermined AC voltage and outputs it to the vehicle apparatus 11 such as an air conditioning system or lighting equipment in the vehicle. The smoothing capacitor (9) smoothes the output of the leakage transformer (6).

배터리(8)는 역전압 방지 다이오드(17a)를 통하여 시퀀스 제어 회로(10)에 전력을 공급한다. 충전 회로(7)는 차량의 운전 중에 있어서 누설 트랜스(6)의 출력에 의해 배터리(8)를 충전한다. The battery 8 supplies electric power to the sequence control circuit 10 through the reverse voltage prevention diode 17a. The charging circuit 7 charges the battery 8 by the output of the leakage transformer 6 during operation of the vehicle.

비상시 전원 기동 장치(100)는 차량의 기동 때에 있어서 배터리(8)의 출력 전압이 저하되어 있었던 경우에, 역전압 방지 다이오드(17b)를 통하여 시퀀스 제어 회로(10)에 전력을 공급한다. In the emergency, the power starter 100 supplies electric power to the sequence control circuit 10 through the reverse voltage prevention diode 17b when the output voltage of the battery 8 is lowered at the time of starting the vehicle.

도 2는 비상시 전원 기동 장치의 일 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 비상시 전원 기동 장치(100)는 스위치 회로(200)와, 직류 강압 회로(300)와, 정전압 회로(400)와, 초퍼 제어 회로(500)와, 컨버터(26)를 구비하고 있다. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an emergency start-up power source device. 2, the emergency start power supply device 100 includes a switch circuit 200, a DC step-down circuit 300, a constant voltage circuit 400, a chopper control circuit 500, a converter 26, .

스위치 회로(200)는 b접점 스위치(12)와, 분압 저항(16)과, 스위치 제어기(15)를 구비하고 있다. b접점 스위치(12)는 가선(1)으로부터 팬터그래프(2) 및 단로(斷路) 스위치(3)를 통하여 입력되는 전력의 공급(온) 및 정지(오프)를 전환한다. 스위치 회로(200)는 배터리(8)로부터 출력되는 전압치가 충분한 경우에는 b접점 스위치(12)가 오프로 되고, 배터리(8)로부터 출력되는 전압치가 소정치 이하로 저하된 경우에, b접점 스위치(12)가 온으로 된다. 즉, 이 스위치 회로(200)는 배터리(8)의 출력 전압이 소정치 이하로 저하된 경우에, 가선(1)으로부터 전력을 직류 강압 회로(300)에 공급하는 기능을 가지고 있다. The switch circuit 200 includes a b contact switch 12, a voltage dividing resistor 16, and a switch controller 15. b contact switch 12 switches the supply (on) and the stop (off) of the electric power inputted from the wire 1 through the pantograph 2 and the disconnect switch 3. The switch circuit 200 turns off the b contact switch 12 when the voltage value output from the battery 8 is sufficient and when the voltage value output from the battery 8 drops below a predetermined value, (12) is turned on. That is, the switch circuit 200 has a function of supplying power from the line 1 to the DC step-down circuit 300 when the output voltage of the battery 8 falls below a predetermined value.

직류 강압 회로(300)는 스위칭 소자(18)와, 직렬 저항(13)과, 평활 콘덴서(19)를 구비하고 있다. 직렬 저항(13)은 b접점 스위치(12)와 스위칭 소자(18)의 제1 단자인 콜렉터의 사이에 접속된다. 평활 콘덴서(19)는 스위칭 소자(18)의 제2 단자인 이미터에 접속되어 컨버터(26)로의 출력 전압을 평활한다. 스위칭 소자(18)의 제어 단자인 베이스에는, 초퍼 제어 회로(500)로부터 구동 펄스 신호가 입력된다. 즉, 이 직류 강압 회로(300)는 스위치 회로(200)를 통하여 입력된 가선 전압을 분압하여 컨버터(26)로 출력하는 기능을 가지고 있다. 또한, 스위칭 소자(18)로서는, 예를 들면 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:절연 게이트 바이폴러 트랜지스터) 등을 이용할 수 있다. 또, 스위칭 소자(18)는 도 2에 도시된 구성에서는 1 소자로 했지만, 복수의 스위칭 소자를 다단 구성으로 한 스위칭 회로로서 구성하는 것도 가능하다. The DC voltage step-down circuit 300 includes a switching element 18, a series resistor 13, and a smoothing capacitor 19. The series resistor 13 is connected between the b contact switch 12 and the collector which is the first terminal of the switching element 18. The smoothing capacitor 19 is connected to the emitter, which is the second terminal of the switching element 18, to smooth the output voltage to the converter 26. A drive pulse signal is input from the chopper control circuit 500 to the base, which is a control terminal of the switching element 18. That is, this direct-current step-down circuit 300 has a function of dividing the line voltage input through the switch circuit 200 and outputting it to the converter 26. As the switching element 18, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used. Although the switching element 18 is a single element in the configuration shown in Fig. 2, it may be configured as a switching circuit having a plurality of switching elements in a multi-stage configuration.

정전압 회로(400)는 분압 저항(20) 및 제너 다이오드(21)를 구비하고, 스위치 회로(200)를 통하여 입력된 가선 전압을 분압하여 초퍼 제어 회로(500)의 각 부에 주는 전원 전압을 생성한다. The constant voltage circuit 400 includes a voltage dividing resistor 20 and a zener diode 21. The constant voltage circuit 400 divides the line voltage input through the switch circuit 200 to generate a power voltage to be supplied to each section of the chopper control circuit 500 do.

초퍼 제어 회로(500)는 전압 센서(23)와, 전압 컨트롤러(24)와, 콤퍼레이터(25)를 구비하고 있다. 전압 센서(23)는 직류 강압 회로(300)의 출력 전압을 검출한다. 전압 컨트롤러(24)는 전압 센서(23)가 검출한 전압치에 따른 전압을 출력한다. 콤퍼레이터(25)는 전압 컨트롤러(24)의 출력 전압을 소정의 스위칭 주파수(예를 들면, 30Hz)의 삼각파 펄스와 비교하여 스위칭 소자(18)를 제어하는 구동 펄스 신호를 생성한다. 즉, 이 초퍼 제어 회로(500)는 스위칭 소자(18)의 제어 단자인 베이스에 구동 펄스 신호를 줌으로써 직류 강압 회로(300)를 구동 제어하는 기능을 가지고 있다. The chopper control circuit 500 includes a voltage sensor 23, a voltage controller 24, and a comparator 25. The voltage sensor 23 detects the output voltage of the DC step-down circuit 300. The voltage controller 24 outputs a voltage corresponding to the voltage value detected by the voltage sensor 23. The comparator 25 compares the output voltage of the voltage controller 24 with a triangular pulse of a predetermined switching frequency (for example, 30 Hz) to generate a driving pulse signal for controlling the switching device 18. [ That is, this chopper control circuit 500 has a function of driving and controlling the DC step-down circuit 300 by giving a drive pulse signal to the base which is the control terminal of the switching element 18.

컨버터(26)는 직류 강압 회로(300)의 출력 전압이 입력되고, 배터리(8)의 정상시에서의 출력 전압과 동등한 직류 전압을 출력한다. 이 컨버터(26)는 예를 들면 플라이 백(flyback) 형이나 포워드(forward) 형 등의 절연형 DC-DC 컨버터에 의해 구성된다. The converter 26 receives the output voltage of the DC step-down circuit 300 and outputs a DC voltage equal to the output voltage at the normal time of the battery 8. The converter 26 is constituted by, for example, an insulated type DC-DC converter such as a flyback type or a forward type.

여기서, 비상시 전원 기동 장치(100)의 구성 개념에 대해서 설명한다. 철도의 직류 전화(電化)에 있어서의 가선(1)의 전압치로서는, 일반적으로 500V ~ 3000V로 폭넓고, 현재, 세계적으로 많이 이용되고 있는 전압치로서는 600V, 750V, 1500V, 3000V의 4종류가 있다. Here, the concept of the configuration of the power starter 100 in an emergency will be described. Generally, the voltage value of the crossover wire 1 in a direct current (electrification) of a railroad is wide ranging from 500 V to 3000 V. Four types of voltage values 600 V, 750 V, 1500 V and 3000 V have.

한편, 가선 전압에 대한 직류 강압 회로(300)의 출력 전압의 분압비는, 직렬 저항(13)의 저항값과, 직류 강압 회로(300)의 이미터 이후의 구성의 임피던스치에 의해 정해진다. 실시 형태에 따른 비상시 전원 기동 장치(100)를 가선 전압이 다른 시스템에 대응시키기 위해서는, 이 분압비를 변화시켜 직류 강압 회로(300)의 출력 전압치를 소정의 범위 내로 하면 좋다. 여기서, 직렬 저항(13)의 저항값을 변화시켜서 분압비를 변화되도록 하면, 직류 강압 회로(300)의 이미터 이후의 구성을 변경하는 일 없이, 가선 전압이 다른 시스템에 대응될 수 있다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 비상시 전원 기동 장치(100)를 구성하는 각 구성요소 중, 스위치 회로(200) 및 직렬 저항(13)을 제외한 구성요소를, 예를 들면 모듈(600)로서 일체화하는 것도 가능하다. On the other hand, the voltage division ratio of the output voltage of the direct current step-down circuit 300 with respect to the line voltage is determined by the resistance value of the series resistor 13 and the impedance value after the emitter of the direct current step-down circuit 300. In order to make the power startup device 100 in an emergency according to the embodiment correspond to a system having a different line voltage, the partial voltage ratio may be changed so that the output voltage value of the direct current step-down circuit 300 falls within a predetermined range. Here, if the resistance value of the series resistor 13 is changed so as to change the partial pressure ratio, the line voltage can correspond to the other system without changing the configuration after the emitter of the DC voltage step-down circuit 300. 2, components other than the switch circuit 200 and the series resistor 13 are integrated as the module 600, for example, among the components constituting the power starting device 100 in the emergency state, It is also possible to do.

또, 초퍼 제어 회로(500)는 직류 강압 회로(300)의 출력 전압치에 따라서, 스위칭 소자(18)를 제어하는 구동 펄스 신호의 듀티비(통류율(通流率))를 조정하는 기능을 가지고 있다. 도 3은 직렬 저항에 흐르는 전류 파형의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 예에서는, 구동 펄스 신호의 스위칭 주파수가 약 30Hz, 듀티비(통류율)가 0.472인 경우의 전류 파형을 나타내고 있다. The chopper control circuit 500 has a function of adjusting the duty ratio (conduction ratio) of the drive pulse signal for controlling the switching element 18 in accordance with the output voltage value of the direct current step-down circuit 300 Have. 3 is a diagram showing an example of a current waveform flowing in a series resistor. In the example shown in Fig. 3, the current waveform when the switching frequency of the drive pulse signal is about 30 Hz and the duty ratio (conduction ratio) is 0.472 is shown.

초퍼 제어 회로(500)는 직류 강압 회로(300)의 출력 전압치가 커지면, 구동 펄스 신호의 듀티비를 감소시키고, 직류 강압 회로(300)의 출력 전압치가 작아지면, 구동 펄스 신호의 듀티비를 증가시킨다. 이것에 의해, 도 3에 도시된 바와 같이, 직렬 저항(13)에 흐르는 전류의 통류율이 제어되어(이하, 「통류율 제어」라고 함), 이 통류율 제어에 의해, 가선 전압이 변동된 경우에도, 직류 강압 회로(300)의 출력 전압이 일정치로 유지된다. The chopper control circuit 500 reduces the duty ratio of the drive pulse signal when the output voltage value of the direct current step-down circuit 300 becomes large, and increases the duty ratio of the drive pulse signal when the output voltage value of the direct current step-down circuit 300 becomes small . As a result, as shown in Fig. 3, the conduction rate of the current flowing in the series resistor 13 is controlled (hereinafter referred to as " conduction ratio control "), The output voltage of the DC step-down circuit 300 is maintained at a constant value.

다음으로, 실시 형태에 따른 차량용 보조 전원 장치를 기동할 때의 일련의 동작에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. Next, a series of operations when starting the auxiliary vehicle power source apparatus according to the embodiment will be described with reference to Figs. 1 and 2. Fig.

차량의 기동 때에는, 도시하지 않은 외부의 제어 회로에 의해 단로 스위치(3)가 온 제어되어, 팬터그래프(2), 단로 스위치(3) 및 입력 회로(4)를 통하여, 가선(1)으로부터 정지형 인버터(5)로 직류 전력이 공급된다.When the vehicle is started, the disconnecting switch 3 is controlled to be ON by an external control circuit (not shown), and the control signal is transmitted from the line 1 through the pantograph 2, the disconnecting switch 3 and the input circuit 4, (5).

여기서, 배터리(8)의 출력 전압이 정상치인 경우에는, 배터리(8)로부터 역전압 방지 다이오드(17a)를 통하여 시퀀스 제어 회로(10)에 전력이 공급되어 시퀀스 제어 회로(10)가 기동하여 정지형 인버터(5)를 구동해, 누설 트랜스(6)를 거쳐 차량용 기기(11)에 교류 전력이 공급된다. 이 경우에는, b접점 스위치(12)는 오프 상태이고, 비상시 전원 기동 장치(100)는 시퀀스 제어 회로(10)로의 전력 공급을 정지하고 있다. 또한, 이때, 역전압 방지 다이오드(17b)는 역전압 방지 다이오드(17a)를 통하여 시퀀스 제어 회로(10)에 공급되는 전압이 비상시 전원 기동 장치(100)에 인가되는 것을 방지하고 있다. Here, when the output voltage of the battery 8 is a normal value, electric power is supplied from the battery 8 to the sequence control circuit 10 through the reverse voltage prevention diode 17a, so that the sequence control circuit 10 is activated, The AC power is supplied to the vehicle apparatus 11 via the inverter 5 and the leakage transformer 6. [ In this case, the b contact switch 12 is in an off state, and in an emergency, the power starter 100 stops supplying power to the sequence control circuit 10. [ At this time, the reverse voltage prevention diode 17b prevents the voltage supplied to the sequence control circuit 10 through the reverse voltage prevention diode 17a from being applied to the power starter 100 in an emergency.

한편, 어떠한 원인에 의해 배터리(8)의 출력 전압이 저하하여 소정치 이하로 되면, 배터리(8)로부터 시퀀스 제어 회로(10)에 전력을 공급할 수 없게 됨과 아울러, b접점 스위치(12)는 온으로 되어, b접점 스위치(12)를 통하여 가선(1)으로부터 직류 강압 회로(300) 및 정전압 회로(400)에 직류 전력이 공급된다. On the other hand, when the output voltage of the battery 8 falls below a predetermined value for some reason, the battery 8 can not supply electric power to the sequence control circuit 10 and the b contact switch 12 is turned on And DC power is supplied from the line 1 through the b contact switch 12 to the DC step-down circuit 300 and the constant voltage circuit 400. [

가선(1)으로부터 정전압 회로(400)에 직류 전력이 공급되면, 정전압 회로(400)는 전압 센서(23), 전압 컨트롤러(24) 및 콤퍼레이터(25)의 전원 전압을 생성한다. 초퍼 제어 회로(500)는 정전압 회로(400)로부터 전원 전압이 공급되면 기동하여, 스위칭 소자(18)에 대한 구동 펄스 신호를 출력한다. 이 구동 펄스 신호 에 의해 스위칭 소자(18)가 구동됨으로써, 직렬 저항(13)에 흐르는 전류의 통류율 제어가 행해져, 직류 강압 회로(300)의 출력 전압이 일정치로 유지된다. The constant voltage circuit 400 generates the power supply voltage of the voltage sensor 23, the voltage controller 24 and the comparator 25 when the direct current power is supplied to the constant voltage circuit 400 from the line 1. The chopper control circuit 500 starts when supplied with the power supply voltage from the constant voltage circuit 400 and outputs a drive pulse signal to the switching element 18. [ The switching element 18 is driven by this drive pulse signal to control the current flow rate through the series resistor 13 so that the output voltage of the direct current step-down circuit 300 is maintained at a constant value.

컨버터(26)는 직류 강압 회로(300)의 출력 전압을 배터리(8)의 정상시의 출력 전압과 동등한 직류 전압으로 변환하여, 역전압 방지 다이오드(17b)를 통하여 시퀀스 제어 회로(10)에 출력한다. 또한, 이때, 역전압 방지 다이오드(17a)는 역전압 방지 다이오드(17b)를 통하여 시퀀스 제어 회로(10)에 공급되는 전압이 배터리(8)에 인가되는 것을 방지하고 있다. The converter 26 converts the output voltage of the DC step-down circuit 300 into a DC voltage equivalent to the output voltage of the battery 8 at normal time and outputs it to the sequence control circuit 10 through the reverse voltage prevention diode 17b do. At this time, the reverse voltage prevention diode 17a prevents the voltage supplied to the sequence control circuit 10 from being applied to the battery 8 through the reverse voltage prevention diode 17b.

그리고 시퀀스 제어 회로(10)가 기동해 정지형 인버터(5)를 구동하여, 누설 트랜스(6)를 거쳐 차량용 기기(11)에 교류 전력이 공급됨과 아울러, 충전 회로(7)는 누설 트랜스(6)의 출력에 의해 배터리(8)를 충전한다. 배터리(8)가 충분히 충전되면, 배터리(8)로부터 역전압 방지 다이오드(17a)를 통하여 시퀀스 제어 회로(10)에 전력이 공급됨과 아울러, 배터리(8)의 출력 전압이 상승하여 b접점 스위치(12)는 오프로 된다. 이것에 의해, 가선(1)으로부터 직류 강압 회로(300) 및 정전압 회로(400)로의 직류 전력의 공급이 정지되어, 비상시 전원 기동 장치(100)는 시퀀스 제어 회로(10)로의 전력 공급을 정지한다. The sequence control circuit 10 is activated to drive the stationary inverter 5 to supply AC power to the on-vehicle device 11 via the leakage transformer 6 and the charging circuit 7 is connected to the leakage transformer 6, So that the battery 8 is charged. When the battery 8 is sufficiently charged, electric power is supplied from the battery 8 to the sequence control circuit 10 via the reverse voltage prevention diode 17a, and the output voltage of the battery 8 rises and the b contact switch 12 are turned off. As a result, the DC power supply from the ground wire 1 to the DC voltage step-down circuit 300 and the constant voltage circuit 400 is stopped, and in the event of an emergency, the power supply starting device 100 stops supplying power to the sequence control circuit 10 .

이상 설명한 것처럼, 실시 형태의 차량용 보조 전원 장치에 의하면, 어떠한 원인에 의해 배터리의 출력 전압이 저하되어, 배터리로부터 시퀀스 제어 회로에 전력을 공급할 수 없는 경우에, 배터리를 대신하여 시퀀스 제어 회로에 전력을 공급하는 비상시 전원 기동 장치를 구비하여, 그 비상시 전원 기동 장치를 배터리의 출력 전압이 소정치 이하로 저하된 경우에 가선으로부터 전력을 공급하는 스위치 회로와, 스위치 회로를 통하여 입력된 가선 전압을 분압하여 출력하는 직류 강압 회로와, 직류 강압 회로의 출력 전압이 입력되어 배터리의 정상시에 있어서의 출력 전압과 동등한 직류 전압을 출력하는 컨버터에 의해 구성하고, 일 소자의 스위칭 소자와, 스위치 회로와 스위칭 소자의 제1 단자의 사이에 접속된 직렬 저항과, 스위칭 소자의 제2 단자에 접속되어 컨버터로의 출력 전압을 평활하는 평활 콘덴서에 의해 직류 강압 회로를 구성했으므로, 스위칭 소자의 다단화 등에 의한 장치의 대규모화를 초래하는 일 없이, 배터리의 출력 전압이 저하된 경우에도 기동하는 것이 가능한 차량용 보조 전원 장치를 구성할 수 있다. As described above, according to the vehicle auxiliary power source apparatus of the embodiment, when the output voltage of the battery is lowered for some reason and power can not be supplied from the battery to the sequence control circuit, power is supplied to the sequence control circuit A switch circuit for supplying an electric power from the line when the output voltage of the battery is lowered to a predetermined value or lower; and a control circuit for dividing the line voltage inputted through the switch circuit And a converter for receiving an output voltage of the direct current step-down circuit and outputting a direct current voltage equivalent to an output voltage at the time of normal battery operation. The switching element of one element, the switching circuit and the switching element A series resistor connected between the first terminals of the switching elements, The direct current step-down circuit is constituted by a smoothing capacitor which is provided with a smoothing capacitor for smoothing the output voltage to the converter. Therefore, even if the output voltage of the battery is reduced without causing a large- It is possible to configure an auxiliary auxiliary power source for a vehicle.

또, 직류 강압 회로의 출력 전압치에 따라서, 스위칭 소자의 제어 단자에 주는 구동 펄스 신호의 듀티비를 변화시켜서, 직렬 저항에 흐르는 전류의 통류율 제어를 행함으로써, 직류 강압 회로의 출력 전압을 일정치로 유지하도록 했으므로, 가선 전압이 변동했을 경우에도, 컨버터로의 출력 전압을 안정적으로 공급할 수 있다.The duty ratio of the drive pulse signal given to the control terminal of the switching element is changed in accordance with the output voltage value of the direct current step-down circuit so as to control the current flow rate through the series resistor so that the output voltage of the direct current step- The output voltage to the converter can be stably supplied even when the line voltage fluctuates.

또, 직류 저항의 저항값을 변경함으로써, 가선 전압에 대한 직류 강압 회로의 출력 전압의 분압비를 변경할 수 있으므로, 비상시 전원 기동 장치를 구성하는 각 구성요소 중, 스위치 회로와 직렬 저항을 제외한 구성요소를 일체의 모듈로서 구성할 수 있어, 모듈 내의 구성을 변경하는 일 없이 가선 전압이 다른 시스템에 대응할 수 있다. Further, by changing the resistance value of the DC resistance, it is possible to change the partial pressure ratio of the output voltage of the DC step-down circuit to the line voltage. Therefore, among the constituent elements constituting the power source starting device in an emergency, Can be configured as a single module, so that it is possible to cope with a system having a different line voltage without changing the configuration in the module.

또한, 이상의 실시 형태에 제시된 구성은 본 발명의 구성의 일례이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 일부를 생략하는 등 변경하여 구성하는 것도 가능하다는 것은 말할 필요도 없다. The configuration shown in the above embodiment is merely an example of the configuration of the present invention and can be combined with other known technology and can be modified by omitting a part of the configuration without departing from the gist of the present invention Needless to say,

[산업상의 이용 가능성][Industrial Availability]

이상과 같이, 본 발명에 따른 차량용 보조 전원 장치는 장치를 대규모화하는 일 없이, 배터리의 출력 전압이 저하된 경우에도 기동할 수 있는 발명으로서 유용하다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the auxiliary power source apparatus for a vehicle according to the present invention is useful as an invention that can be started even when the output voltage of the battery is reduced without making the apparatus large-scale.

1: 가선
2: 팬터그래프
3: 단로 스위치
4: 입력 회로(리액터, 충전 저항기 RC, 사이리스터 BTH)
5: 정지형 인버터
6: 누설 트랜스
7: 충전 회로
8: 배터리
9: 평활 콘덴서
10: 시퀀스 제어 회로
11: 차량용 기기
12: b접점 스위치
13: 직렬 저항
15: 스위치 제어기
16: 분압 저항
17a, 17b: 역전압 방지 다이오드
18: 스위칭 소자(IGBT)
19: 평활 콘덴서
20: 분압 저항
21: 제너 다이오드
23: 전압 센서
24: 전압 컨트롤러
25: 콤퍼레이터
26: 컨버터
100: 비상시 전원 기동 장치
200: 스위치 회로
300: 직류 강압 회로
400: 정전압 회로
500: 초퍼 제어 회로
600: 모듈
1: wire
2: Pantograph
3: disconnect switch
4: Input circuit (reactor, charging resistor RC, thyristor BTH)
5: Stationary inverter
6: Leakage transformer
7: Charging circuit
8: Battery
9: Smoothing capacitor
10: Sequence control circuit
11: Vehicle equipment
12: b contact switch
13: Series resistance
15: Switch controller
16: Pressure resistance
17a and 17b: reverse-voltage prevention diode
18: Switching element (IGBT)
19: Smoothing capacitor
20: Pressure resistance
21: Zener diode
23: Voltage sensor
24: Voltage controller
25: Comparator
26: Converter
100: Emergency power start device
200: Switch circuit
300: DC step-down circuit
400: constant voltage circuit
500: Chopper control circuit
600: Module

Claims (7)

배터리로부터 공급되는 직류 전력에 의해 동작하는 제어 회로에 의해 구동되고, 가선으로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터를 구비하며, 차량 내의 공조 시스템이나 조명 기기를 포함하는 차량용 기기에 상기 교류 전력을 공급하는 차량용 보조 전원 장치에 있어서,
상기 배터리의 출력 전압이 저하되어, 상기 배터리로부터 상기 제어 회로에 전력을 공급할 수 없는 경우에, 상기 배터리를 대신하여 상기 제어 회로에 전력을 공급하는 비상시 전원 기동 장치를 구비하고,
상기 비상시 전원 기동 장치는
상기 배터리의 출력 전압이 소정치 이하로 저하된 경우에 상기 가선으로부터 전력을 공급하는 스위치 회로와,
상기 스위치 회로를 통하여 입력된 가선 전압을 분압하여 출력하는 직류 강압 회로와,
상기 직류 강압 회로의 출력 전압을 일정치로 유지하도록 제어하는 초퍼 제어 회로와,
상기 직류 강압 회로의 출력 전압이 입력되고, 상기 배터리의 정상시에 있어서의 출력 전압과 동등한 직류 전압을 출력하는 컨버터를 구비하고,
상기 직류 강압 회로는
스위칭 소자와,
상기 스위치 회로와 상기 스위칭 소자의 제1 단자의 사이에 접속된 직렬 저항과,
상기 스위칭 소자의 제2 단자에 접속되어 상기 컨버터로의 출력 전압을 평활하는 평활 콘덴서를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 전원 장치.
And an inverter that is driven by a control circuit operated by DC power supplied from a battery and converts direct current power from the wire into AC power and supplies the alternating current power to a vehicle apparatus including an air conditioning system or a lighting apparatus in the vehicle An auxiliary power supply apparatus for a vehicle,
And an emergency power source starting device for supplying power to the control circuit instead of the battery when the output voltage of the battery is lowered and power can not be supplied to the control circuit from the battery,
The emergency start-up device
A switch circuit for supplying power from the cigarette when the output voltage of the battery drops below a predetermined value,
A DC down-converting circuit for dividing and outputting a line voltage inputted through the switch circuit,
A chopper control circuit for controlling the output voltage of the DC voltage step-down circuit to be maintained at a constant value,
And a converter for receiving an output voltage of said DC voltage step-down circuit and outputting a DC voltage equivalent to an output voltage at the time of normal operation of said battery,
The DC voltage step-
A switching element,
A series resistor connected between the switch circuit and the first terminal of the switching element,
And a smoothing capacitor connected to the second terminal of the switching element for smoothing the output voltage to the converter.
청구항 1에 있어서,
상기 스위칭 소자는 1 소자 구성의 스위칭 소자인 것을 특징으로 하는 차량용 보조 전원 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the switching element is a switching element of a one-element configuration.
청구항 1에 있어서,
상기 스위치 회로는
상기 가선 전압으로부터의 전력의 공급 및 정지를 전환하는 b접점 스위치와,
상기 배터리의 플러스(正) 극에 일단이 접속된 분압 저항과,
상기 분압 저항의 타단에 접속되어 상기 분압 저항의 출력 전압에 따라서 상기 b접점 스위치를 오프하는 스위치 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 전원 장치.
The method according to claim 1,
The switch circuit
A b contact switch for switching supply and stop of electric power from the wire voltage,
A voltage dividing resistor whose one end is connected to the positive pole of the battery,
And a switch controller connected to the other end of the voltage dividing resistor to turn off the b contact switch in accordance with the output voltage of the voltage dividing resistor.
청구항 1에 있어서,
상기 초퍼 제어 회로는 상기 직류 강압 회로의 출력 전압에 따라서, 상기 스위칭 소자의 제어 단자에 부여하는 구동 펄스 신호의 듀티비를 변화시켜, 상기 직렬 저항에 흐르는 전류의 통류율(通流率) 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 전원 장치.
The method according to claim 1,
The chopper control circuit changes the duty ratio of the drive pulse signal applied to the control terminal of the switching element in accordance with the output voltage of the direct current step-down circuit to control the conduction rate of the current flowing in the series resistor The auxiliary power supply for the vehicle.
청구항 4에 있어서,
상기 초퍼 제어 회로는
상기 직류 강압 회로의 출력 전압을 검출하는 전압 센서와,
상기 전압 센서가 검출한 전압치에 따른 전압을 출력하는 전압 컨트롤러와,
상기 전압 컨트롤러의 출력 전압을 소정의 스위칭 주파수의 삼각파 펄스와 비교하여 상기 스위칭 소자를 제어하는 구동 펄스를 생성하는 콤퍼레이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 전원 장치.
The method of claim 4,
The chopper control circuit
A voltage sensor for detecting an output voltage of the DC voltage step-down circuit,
A voltage controller for outputting a voltage according to the voltage value detected by the voltage sensor,
And a comparator which compares an output voltage of the voltage controller with a triangular pulse of a predetermined switching frequency to generate a driving pulse for controlling the switching element.
청구항 4에 있어서,
상기 직류 강압 회로의 출력 전압은 상기 초퍼 제어 회로에 의해 상기 직렬 저항에 흐르는 전류가 상기 통류율 제어되고, 상기 평활 콘덴서에 의해 평활화되어 일정치로 유지되는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 전원 장치.
The method of claim 4,
Wherein the output voltage of the DC step-down circuit is controlled by the chopper control circuit so that the current flowing through the series resistor is subjected to the conduction rate control, and smoothed by the smoothing capacitor to be maintained at a constant value.
청구항 1에 있어서,
상기 비상시 전원 기동 장치는 상기 스위칭 소자와, 상기 평활 콘덴서와, 상기 초퍼 제어 회로와, 상기 컨버터가 일체적으로 모듈화 된 것을 특징으로 하는 차량용 보조 전원 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the emergency power supply starting device is formed by modularly integrating the switching device, the smoothing capacitor, the chopper control circuit, and the converter.
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