WO2014073058A1 - 電源装置 - Google Patents

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electric motor
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良昭 山田
孝幸 土屋
邦彦 肥喜里
幸一 井谷
洋 遠山
範明 三宅
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ボルボ ラストバグナー アクチエボラグ
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Definitions

  • the present invention relates to a power supply device that supplies power to a load.
  • JP 2006-345606A discloses a vehicle power supply system in which a battery and a capacitor are connected in parallel. In this power supply system, an inverter of an electric motor is driven by electric energy supplied from a capacitor and a battery.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to effectively use the electric energy of a capacitor.
  • a power supply apparatus that supplies power to a load by combining a secondary battery and a capacitor, and the connection state is established when the voltage of the capacitor is a voltage that can drive the load.
  • a bypass switch capable of supplying power directly from the capacitor to the load, and when the voltage of the capacitor falls below a minimum voltage capable of driving the load, the voltage of the capacitor is boosted to increase the load.
  • a first DC-DC converter that can be supplied to the power supply device.
  • FIG. 1 is an electric circuit diagram of a power supply device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of the power supply device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart showing power supply control from the power supply device to the load.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the power supply device.
  • FIG. 5 is an electric circuit diagram of the power supply device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an electric circuit diagram of the power supply device according to the third embodiment of the present invention.
  • the power supply device 100 supplies power to the load by combining the secondary battery 1 and the capacitor 2.
  • This load is an inverter 50 that is supplied with power from the secondary battery 1 and the capacitor 2 and drives the motor 5.
  • the power supply apparatus 100 is applied to HEV (Hybrid Electric Vehicle: hybrid vehicle), EV (Electric Vehicle: electric vehicle), and the like.
  • the inverter 50 supplied with power from the power supply apparatus 100 and the electric motor 5 driven by the inverter 50 will be described.
  • the electric motor 5 is a drive motor mounted on the HEV or EV.
  • the electric motor 5 is a three-phase induction motor generator driven by generating a rotating magnetic field with a three-phase alternating current.
  • the electric motor 5 includes a stator having a plurality of coils (not shown in the drawing) on the inner periphery, each of which constitutes a U phase, a V phase, and a W phase, and a rotor that has a permanent magnet and rotates on the inner periphery of the stator.
  • the stator is fixed to the vehicle body (not shown), and the rotating shaft of the rotor is connected to the wheel axle (not shown).
  • the electric motor 5 can convert electric energy into rotation of the wheel, and can convert rotation of the wheel into electric energy.
  • the inverter 50 is a current converter that generates AC power from DC power supplied from the secondary battery 1 and the capacitor 2.
  • the inverter 50 has a rated voltage of 600V and a minimum driveable voltage of 350V. This minimum voltage corresponds to the minimum voltage that can drive the load.
  • the inverter 50 converts the DC power supplied from the secondary battery 1 and the capacitor 2 into a three-layer AC consisting of a U phase, a V phase, and a W phase, which are shifted in phase by 120 degrees, and supplies them to the motor 5. To do.
  • the inverter 50 has a positive power line 51a, a negative power line 51b, a U-phase power line 51u, a V-phase power line 51v, and a W-phase power line 51w.
  • Positive power line 51 a is connected to the positive electrode of secondary battery 1 and capacitor 2.
  • the negative power line 51 b is connected to the negative electrode of the secondary battery 1 and the capacitor 2.
  • a U-phase power line 51u, a V-phase power line 51v, and a W-phase power line 51w are provided between the positive power line 51a and the negative power line 51b.
  • a smoothing capacitor 55 that smoothes the DC power transferred between the secondary battery 1, the capacitor 2, and the inverter 50 is connected in parallel.
  • the inverter 50 has IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) 53u, 54u, 53v, 54v, 53w, and 54w as six switching elements. These IGBTs 53u to 54w are diode-equipped IGBTs having rectifier diodes connected in parallel in the reverse direction.
  • IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistors
  • IGBT 53u and IGBT 54u are provided in series with U-phase power line 51u.
  • the U-phase power line 51u is connected between the IGBT 53u and the IGBT 54u to a coil constituting the U-phase of the electric motor 5.
  • IGBT 53v and IGBT 54v are provided in series with V-phase power line 51v.
  • V-phase power line 51v is connected between the IGBT 53v and IGBT 54v to a coil constituting the V-phase of electric motor 5.
  • IGBT 53w and IGBT 54w are provided in series with W-phase power line 51w.
  • W-phase power line 51 w is connected between the IGBT 53 w and IGBT 54 w to a coil constituting the W-phase of electric motor 5.
  • the IGBTs 53u, 54u, 53v, 54v, 53w, and 54w are controlled by a motor controller (not shown), thereby generating an alternating current and driving the electric motor 5.
  • the power supply apparatus 100 includes a secondary battery power supply unit 11 including the secondary battery 1, a capacitor power supply unit 21 including the capacitor 2, and a controller that controls supply of power from the secondary battery 1 and the capacitor 2 to the inverter 50. 30 (see FIG. 2).
  • the secondary battery power supply unit 11 and the capacitor power supply unit 21 are connected in parallel. That is, the secondary battery 1 and the capacitor 2 are connected in parallel.
  • the secondary battery 1 is a chemical battery such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery. Here, the voltage of the secondary battery 1 is set to 300V.
  • the secondary battery 1 is provided with a secondary battery SOC detector 1a (see FIG. 2) that detects an SOC (State of Charge) and transmits a corresponding signal to the controller 30.
  • SOC State of Charge
  • the capacitor 2 is an electric double layer capacitor that is connected in series and set to a desired voltage, and is connected in parallel and set to a desired storage capacity.
  • the voltage of the capacitor 2 is set to 600V.
  • the capacitor 2 is provided with a capacitor voltage detector 2a (see FIG. 2) that detects a voltage and transmits a corresponding signal to the controller 30.
  • the capacitor power supply unit 21 When the voltage of the capacitor 2 is a voltage that can drive the electric motor 5, the capacitor power supply unit 21 has a bypass switch 22 that can be switched to a connected state, and the voltage of the capacitor 2 is lower than the minimum voltage that can drive the inverter 50.
  • a DC-DC converter 25 (first DC-DC converter) that can boost the voltage of the capacitor 2 and supply it to the inverter 50 is provided.
  • the bypass switch 22 is controlled to open and close by the controller 30.
  • the bypass switch 22 enables power to be directly supplied from the capacitor 2 to the inverter 50 when switched to the connected state.
  • the bypass switch 22 is switched to the cut-off state, power cannot be directly supplied from the capacitor 2 to the inverter 50. In this case, power is supplied from the capacitor 2 to the inverter 50 through the DC-DC converter 25.
  • bypass switch 22 enables the capacitor 2 to be directly charged with the electric power generated by the electric motor 5 without passing through the DC-DC converter 25 when switched to the connected state. Thereby, the energy loss at the time of charge of the capacitor 2 can be reduced.
  • the DC-DC converter 25 can boost the voltage of the capacitor 2 and supply the boosted voltage to the electric motor 5 and can charge the capacitor 2 by lowering the electric power generated by the electric motor 5.
  • the DC-DC converter 25 is provided between a reactor 26 provided downstream of the capacitor 2, a step-down control transistor 27 provided between the reactor 26 and the upstream of the electric motor 5, and between the reactor 26 and the downstream of the electric motor 5.
  • a boost control transistor 28 and a smoothing capacitor 29 connected in parallel with the capacitor 2 are provided.
  • Reactor 26 stores energy when boost control transistor 28 is on.
  • the boost control transistor 28 is turned off, the voltage input from the capacitor 2 and the induced electromotive force due to the energy accumulated in the reactor 26 are output.
  • the reactor 26 can boost the input voltage by switching by the boost control transistor 28 and output the boosted voltage.
  • the boost control transistor 28 is switched by the controller 30.
  • the step-up control transistor 28 is an IGBT with a diode having a rectifier diode connected in parallel in the reverse direction.
  • the step-up control transistor 28 can switch the current of the reactor 26 and step up the supply voltage supplied to the electric motor 5 by induced electromotive force.
  • the boost control transistor 28 When the boost control transistor 28 is switched on, the current from the positive electrode of the capacitor 2 flows through the reactor 26 and the boost control transistor 28 to the negative electrode of the capacitor 2. Energy is stored in the reactor 26 by this current loop.
  • the step-down control transistor 27 is switched by the controller 30.
  • the step-down control transistor 27 is a diode-equipped IGBT having a rectifier diode connected in parallel in the reverse direction.
  • the step-down control transistor 27 is capable of stepping down the charging voltage from the electric motor 5 by switching.
  • the step-down control transistor 27 steps down the electric power generated by the electric motor 5 by chopper control and charges the capacitor 2.
  • the smoothing capacitor 29 smoothes the voltage output by the step-down control transistor 27 by performing chopper control. Thereby, the voltage at the time of charging the capacitor 2 with the electric power generated by the electric motor 5 can be smoothed and stabilized.
  • the secondary battery power supply unit 11 boosts the voltage of the secondary battery 1 and supplies it to the electric motor 5 when the inverter 50 cannot be driven by the power supply from the capacitor 2 (second secondary battery 11). DC-DC converter).
  • the DC-DC converter 15 can boost the voltage of the secondary battery 1 and supply it to the electric motor 5, and can step down the electric power generated by the electric motor 5 and charge the secondary battery 1. It is.
  • the DC-DC converter 15 is provided with a reactor 16 provided downstream of the secondary battery 1, and a step-down control transistor 17 provided between the reactor 16 and the upstream of the electric motor 5 and capable of stepping down a charging voltage from the electric motor 5 by switching. And a boost control transistor 18 provided between the reactor 16 and the downstream of the electric motor 5 and capable of switching the current of the reactor 16 and boosting the supply voltage supplied to the electric motor 5 by induced electromotive force. Since these configurations are the same as those of the DC-DC converter 25, detailed description thereof is omitted here.
  • the controller 30 controls the power supply device 100.
  • the controller 30 is a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an I / O interface (input / output interface).
  • the RAM stores data in the processing of the CPU.
  • the ROM stores a CPU control program and the like in advance.
  • the I / O interface is used for input / output of information with a connected device. Control of the power supply apparatus 100 is realized by operating a CPU, a RAM, and the like according to a program stored in the ROM.
  • the controller 30 repeatedly executes the routine shown in FIG. 3 at regular time intervals, for example, every 10 milliseconds.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the driving force of the electric motor 5, the output voltage of the capacitor 2, the output voltage of the secondary battery 1, and the input voltage of the inverter 50 in order from the top.
  • step 101 the controller 30 reads the voltage of the capacitor 2 detected by the capacitor voltage detector 2a.
  • step 102 the controller 30 determines whether or not the voltage of the capacitor 2 is equal to or higher than the first set voltage. If it is determined in step 102 that the voltage of the capacitor 2 is equal to or higher than the first set voltage, the process proceeds to step 103 and returns. On the other hand, if it is determined in step 102 that the voltage of the capacitor is lower than the first set voltage, the process proceeds to step 104.
  • the first set voltage is set to a value that is higher than the minimum voltage that can drive the inverter 50 by a margin voltage.
  • the minimum voltage capable of driving the inverter 50 is 350V
  • the first set voltage is set to a value slightly higher than 350V.
  • step 103 the controller 30 sets the bypass switch 22 in the connected state. As a result, power is directly supplied from the capacitor 2 to the inverter 50, and the electric motor 5 is driven.
  • This state corresponds to the time between t 1 from t 0 in FIG. Specifically, EV running by the electric motor 5 is started from t 0, and the voltage of the capacitor 2 drops in proportion to the consumed electric energy. This EV running is continued until the voltage of the capacitor 2 approaches the lowest voltage that can drive the inverter 50 and falls below the first set voltage described above.
  • step 104 the controller 30 puts the bypass switch 22 into a shut-off state. As a result, power is not directly supplied from the capacitor 2 to the inverter 50. At this time, electric energy remains in the capacitor 2. Assuming that the decrease in electrical energy is proportional to the voltage drop, approximately 34% of the electrical energy remains in the capacitor 2 that has been stepped down from 600 V to 350 V, assuming that the full charge is 100%. .
  • the power supply device 100 uses the electrical energy remaining in the capacitor 2 as follows.
  • step 105 the controller 30 determines whether or not the voltage of the capacitor 2 is equal to or higher than the second set voltage. If it is determined in step 105 that the voltage of the capacitor 2 is equal to or higher than the second set voltage, the process proceeds to step 106 and returns. On the other hand, when it is determined in step 105 that the voltage of the capacitor is lower than the second set voltage, the process proceeds to step 107 and returns.
  • This second set voltage is set to a value higher than the minimum operating voltage, which is the lowest voltage at which the capacitor 2 can operate, by a margin voltage.
  • the second set voltage is set to a lower value than the first set voltage described above.
  • step 106 the controller 30 supplies the inverter 50 with the power from the capacitor 2 boosted by the DC-DC converter 25.
  • the DC-DC converter 25 boosts the voltage of the capacitor 2 and supplies it to the inverter 50.
  • This state corresponds to the time between t 1 in FIG. 4 of t 2. Specifically, since the voltage of the capacitor 2 is supplied to the inverter 50 is boosted by the DC-DC converter 25, and the EV travel started from t 0 is continued until t 2 even after the t 1 Become. Also at this time, the actual voltage of the capacitor 2 drops in proportion to the amount of electric energy consumed, as shown by the one-dot chain line. This EV running is continued until the actual voltage of the capacitor 2 approaches the minimum operating voltage and falls below the second set voltage described above.
  • the inverter 50 can be driven using the electric energy remaining in the capacitor 2. Therefore, the electrical energy of the capacitor 2 can be used effectively.
  • the capacitor 2 can be reduced in size and weight.
  • the distance that can be traveled by EV becomes longer compared to the conventional case, so that the fuel consumption by the engine can be reduced.
  • step 107 the controller 30 supplies the inverter 50 with power from the secondary battery 1 boosted by the DC-DC converter 15.
  • the secondary battery 1 is used to drive the inverter 50. Specifically, the voltage of the secondary battery 1 is increased from 300 V to the first set voltage described above, and the inverter 50 is driven.
  • This state corresponds to the time between t 3 from t 2 in FIG. Specifically, the voltage of the secondary battery 1 to be supplied to the inverter 50 is boosted by the DC-DC converter 15, EV traveling initiated from t 0 is continued until t 3 past t 2 It will be.
  • the DC-DC converter 25 can boost the voltage of the capacitor 2 and supply it to the inverter 50. Therefore, even if the voltage of the capacitor 2 falls below the lowest voltage that can drive the inverter 50, the inverter 50 can be driven using the electrical energy remaining in the capacitor 2. Therefore, the electrical energy of the capacitor 2 can be used effectively.
  • the capacitor 2 can be reduced in size and weight.
  • the distance that can be traveled by EV becomes longer compared to the conventional case, so that the fuel consumption by the engine can be reduced.
  • the controller 30 puts the bypass switch 22 into a connected state. Thereby, the capacitor 2 can be charged with the induced voltage of the electric motor 5.
  • the controller 30 When the voltage of the capacitor 2 becomes equal to or higher than the minimum voltage capable of driving the inverter 50, the controller 30 operates the DC-DC converter 25 to step down the electric energy generated by the electric motor 5 and charge the capacitor 2. As a result, the voltage and current suitable for charging the capacitor 2 can be adjusted, so that the capacitor 2 can be charged efficiently.
  • the controller 30 When the capacitor 2 is fully charged, the controller 30 operates the DC-DC converter 15 to step down the electric energy generated by the electric motor 5 and charge the secondary battery 1. Also in this case, since the voltage and current suitable for charging the secondary battery 1 can be adjusted, the secondary battery 1 can be charged efficiently.
  • the power supply device 200 supplies the power to the inverter 50 that drives the electric motor 5 by combining the secondary battery 1 and the capacitor 2.
  • the power supply apparatus 200 includes a secondary battery power supply unit 211 having the secondary battery 1, a capacitor power supply unit 221 having the capacitor 2, and a controller that controls supply of power from the secondary battery 1 and the capacitor 2 to the inverter 50. 30 (see FIG. 2).
  • the capacitor power supply unit 221 When the voltage of the capacitor 2 is a voltage that can drive the electric motor 5, the capacitor power supply unit 221 has a bypass switch 22 that can be switched to a connected state, and the voltage of the capacitor 2 is lower than the minimum voltage that can drive the inverter 50.
  • a DC-DC converter 225 (first DC-DC converter) that can boost the voltage of the capacitor 2 and supply it to the inverter 50 is provided.
  • the DC-DC converter 225 can boost the voltage of the capacitor 2 and supply the boosted voltage to the electric motor 5, and can step down the electric power generated by the electric motor 5 and charge the capacitor 2.
  • the DC-DC converter 225 includes a reactor 26 (first reactor) provided downstream of the capacitor 2, a step-down control transistor 27 provided between the reactor 26 and the upstream of the electric motor 5, and downstream of the reactor 26 and the electric motor 5. And a smoothing capacitor 29 connected in parallel with the capacitor 2.
  • the DC-DC converter 215 can boost the voltage of the secondary battery 1 and supply it to the electric motor 5 and can also charge the secondary battery 1 by reducing the electric power generated by the electric motor 5. It is.
  • the DC-DC converter 215 is provided between the reactor 16 (second reactor) provided downstream of the secondary battery 1 and between the reactor 16 and the upstream of the electric motor 5, and steps down the charging voltage from the electric motor 5 by switching.
  • the DC-DC converter 215 includes the reactor 16 provided downstream of the secondary battery 1, and shares the step-down control transistor 27 and the step-up control transistor 28 with the DC-DC converter 225.
  • the DC-DC converter 215 includes a changeover switch 213, and the DC-DC converter 225 includes a changeover switch 223.
  • the changeover switch 213 is provided on a wiring connecting the downstream of the reactor 16 and the step-down control transistor 27 and the step-up control transistor 28.
  • the changeover switch 223 is provided on a wiring connecting the downstream of the reactor 26 and the step-down control transistor 27 and the step-up control transistor 28.
  • the step-down control transistor 27 and the step-up control transistor 28 constitute a DC-DC converter 215.
  • the step-down control transistor 27 and the step-up control transistor 28 constitute a DC-DC converter 225.
  • the DC-DC converter 225 boosts the voltage of the capacitor 2 and supplies it to the inverter 50. Therefore, even if the voltage of the capacitor 2 falls below the lowest voltage that can drive the inverter 50, the inverter 50 can be driven using the electrical energy remaining in the capacitor 2. Therefore, the electrical energy of the capacitor 2 can be used effectively.
  • the DC-DC converter 215 and the DC-DC converter 225 share the step-down control transistor 27 and the step-up control transistor 28, so that the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
  • the power supply device 300 combines the secondary battery 1 and the capacitor 2 to supply power to the inverter 50 that drives the electric motor 5.
  • the power supply apparatus 300 includes a secondary battery power supply unit 311 having the secondary battery 1, a capacitor power supply unit 321 having the capacitor 2, and a controller that controls supply of power from the secondary battery 1 and the capacitor 2 to the inverter 50. 30 (see FIG. 2).
  • the capacitor power supply unit 321 When the voltage of the capacitor 2 is a voltage that can drive the electric motor 5, the capacitor power supply unit 321 has a bypass switch 22 that can be switched to a connected state, and the voltage of the capacitor 2 is lower than the minimum voltage that can drive the inverter 50.
  • a DC-DC converter 325 (first DC-DC converter) that boosts the voltage of the capacitor 2 and supplies it to the inverter 50 is provided.
  • the DC-DC converter 325 can boost the voltage of the capacitor 2 and supply the boosted voltage to the electric motor 5, and can step down the electric power generated by the electric motor 5 and charge the capacitor 2.
  • the DC-DC converter 325 is provided between a reactor 26 provided downstream of the capacitor 2, a step-down control transistor 27 provided between the reactor 26 and the upstream of the electric motor 5, and between the reactor 26 and the downstream of the electric motor 5.
  • a boost control transistor 28 and a smoothing capacitor 29 connected in parallel with the capacitor 2 are provided.
  • the DC-DC converter 315 can boost the voltage of the secondary battery 1 and supply it to the electric motor 5 and can charge the secondary battery 1 by reducing the electric power generated by the electric motor 5. It is.
  • the DC-DC converter 315 is provided between the reactor 26 provided downstream of the secondary battery 1 and the step-down control transistor 27 provided between the reactor 26 and the upstream of the electric motor 5 and capable of stepping down the charging voltage from the electric motor 5 by switching.
  • a boost control transistor 28 that is provided between the reactor 26 and the downstream of the electric motor 5 and that can switch the current of the reactor 26 and boost the supply voltage supplied to the electric motor 5 by induced electromotive force.
  • the DC-DC converter 315 shares the reactor 26, the step-down control transistor 27, and the step-up control transistor 28 with the DC-DC converter 325.
  • the DC-DC converter 315 includes a changeover switch 313, and the DC-DC converter 325 includes a changeover switch 323.
  • the changeover switch 313 is provided on a wiring connecting the upstream of the reactor 26 and between the step-down control transistor 27 and the step-up control transistor 28.
  • the changeover switch 323 is provided in a wiring that connects the upstream of the reactor 26 and between the step-down control transistor 27 and the step-up control transistor 28.
  • the reactor 26, the step-down control transistor 27, and the step-up control transistor 28 constitute a DC-DC converter 315.
  • the reactor 26, the step-down control transistor 27, and the step-up control transistor 28 constitute a DC-DC converter 325.
  • the DC-DC converter 225 boosts the voltage of the capacitor 2 and supplies it to the inverter 50. Therefore, even if the voltage of the capacitor 2 falls below the lowest voltage that can drive the inverter 50, the inverter 50 can be driven using the electrical energy remaining in the capacitor 2. Therefore, the electrical energy of the capacitor 2 can be used effectively.
  • the DC-DC converter 315 and the DC-DC converter 325 share the reactor 26, the step-down control transistor 27, and the step-up control transistor 28, thereby reducing the number of parts and further reducing the cost. .
  • the numerical values such as the voltage in the above-described embodiment are examples, and are not limited to these numerical values.
  • the power supply devices 100, 200, and 300 are controlled by the controller 30, and the inverter 50 is controlled by a motor controller (not shown).
  • the power supply devices 100, 200, 300 and the inverter 50 may be controlled by a single controller.
  • Each of the IGBTs described above is an IGBT with a diode having a rectifier diode connected in parallel in the reverse direction. Instead of this, an IGBT without a built-in diode and a rectifier diode connected in parallel to the IGBT in the reverse direction may be provided separately.

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Abstract

　本発明は、二次電池とキャパシタとを組み合わせて負荷に電源を供給する電源装置であって、前記キャパシタの電圧が前記負荷を駆動可能な電圧である場合に、接続状態に切り換えらえて、前記キャパシタから前記負荷に電源を直接供給可能とするバイパススイッチと、前記キャパシタの電圧が前記負荷を駆動可能な最低電圧を下回った場合に、前記キャパシタの電圧を昇圧して前記負荷に供給可能とする第一のＤＣ－ＤＣコンバータと、を備える。

Description

電源装置
　本発明は、負荷に電源を供給する電源装置に関するものである。
　従来から、バッテリとキャパシタとを組み合わせて負荷に電源を供給する電源装置が用いられている。ＪＰ２００６－３４５６０６Ａには、バッテリとキャパシタとが並列に接続される車両用電源システムが開示されている。この電源システムでは、キャパシタとバッテリとから供給される電気エネルギによって、電動モータのインバータを駆動している。
　しかしながら、ＪＰ２００６－３４５６０６Ａの電源システムでは、キャパシタの電圧がインバータを駆動可能な電圧よりも低下すると、キャパシタからの電気エネルギではモータの駆動ができなくなる。また、キャパシタは、放電時に電圧が緩やかに降下する二次電池とは異なり、放電時に電圧が直線的に降下する特性を有する。そのため、キャパシタの電圧が降下すると、電気エネルギが残存しているにも関わらず、キャパシタから電気エネルギを供給してインバータを駆動することができなくなっていた。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、キャパシタの電気エネルギを有効に活用することを目的とする。
　本発明のある形態によれば、二次電池とキャパシタとを組み合わせて負荷に電源を供給する電源装置であって、前記キャパシタの電圧が前記負荷を駆動可能な電圧である場合に、接続状態に切り換えらえて、前記キャパシタから前記負荷に電源を直接供給可能とするバイパススイッチと、前記キャパシタの電圧が前記負荷を駆動可能な最低電圧を下回った場合に、前記キャパシタの電圧を昇圧して前記負荷に供給可能とする第一のＤＣ－ＤＣコンバータと、を備える電源装置が提供される。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態による電源装置の電気回路図である。 図２は、本発明の第一の実施の形態による電源装置のブロック図である。 図３は、電源装置から負荷への電源供給制御を示すフローチャートである。 図４は、電源装置の作用を説明する図である。 図５は、本発明の第二の実施の形態による電源装置の電気回路図である。 図６は、本発明の第三の実施の形態による電源装置の電気回路図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
　（第一の実施の形態）
　以下、図１から図４を参照して、本発明の第一の実施の形態による電源装置１００について説明する。
　まず、図１及び図２を参照して、電源装置１００の構成について説明する。
　電源装置１００は、二次電池１とキャパシタ２とを組み合わせて負荷に電源を供給するものである。この負荷は、二次電池１とキャパシタ２とから電源が供給されて電動機５を駆動するインバータ５０である。電源装置１００は、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：ハイブリッド車両）やＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ：電動車両）などに適用される。
　最初に、電源装置１００から電源が供給されるインバータ５０と、インバータ５０によって駆動される電動機５とについて説明する。
　電動機５は、ＨＥＶやＥＶに搭載される駆動用モータである。電動機５は、三相交流で回転磁界を生成して駆動される三相誘導モータジェネレータである。電動機５は、Ｕ相，Ｖ相，及びＷ相をそれぞれ構成する複数のコイル（図示省略）を内周に有する固定子と、永久磁石を有し固定子の内周を回転する回転子とを備える。電動機５は、固定子が車体（図示省略）に固定され、回転子の回転軸が車輪の車軸（図示省略）に連結される。電動機５は、電気エネルギを車輪の回転に変換することが可能であるとともに、車輪の回転を電気エネルギに変換することが可能である。
　インバータ５０は、二次電池１とキャパシタ２とから供給された直流電力から交流電力を生成する電流変換機である。インバータ５０は、定格電圧が６００Ｖであり、駆動可能な最低電圧が３５０Ｖである。この最低電圧が、負荷を駆動可能な最低電圧に該当する。
　インバータ５０は、二次電池１とキャパシタ２とから供給された直流電力を、１２０度ずつ位相のずれたＵ相，Ｖ相，及びＷ相からなる三層の交流に変換して電動機５に供給する。
　インバータ５０は、正側電力線５１ａと、負側電力線５１ｂと、Ｕ相電力線５１ｕと、Ｖ相電力線５１ｖと、Ｗ相電力線５１ｗとを有する。正側電力線５１ａは、二次電池１及びキャパシタ２の正極に接続される。負側電力線５１ｂは、二次電池１及びキャパシタ２の負極に接続される。正側電力線５１ａと負側電力線５１ｂとの間には、Ｕ相電力線５１ｕ，Ｖ相電力線５１ｖ，及びＷ相電力線５１ｗが設けられる。また、正側電力線５１ａと負側電力線５１ｂとの間には、二次電池１及びキャパシタ２とインバータ５０との間で授受される直流電力を平滑化する平滑コンデンサ５５が並列接続される。
　インバータ５０は、六つのスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）５３ｕ，５４ｕ，５３ｖ，５４ｖ，５３ｗ，及び５４ｗを有している。これらのＩＧＢＴ５３ｕ～５４ｗは、逆方向に並列接続される整流ダイオードを有するダイオード付きＩＧＢＴである。
　ＩＧＢＴ５３ｕとＩＧＢＴ５４ｕとは、Ｕ相電力線５１ｕに直列に設けられる。Ｕ相電力線５１ｕは、ＩＧＢＴ５３ｕとＩＧＢＴ５４ｕとの間が、電動機５のＵ相を構成するコイルに接続される。ＩＧＢＴ５３ｖとＩＧＢＴ５４ｖとは、Ｖ相電力線５１ｖに直列に設けられる。Ｖ相電力線５１ｖは、ＩＧＢＴ５３ｖとＩＧＢＴ５４ｖとの間が、電動機５のＶ相を構成するコイルに接続される。ＩＧＢＴ５３ｗとＩＧＢＴ５４ｗとは、Ｗ相電力線５１ｗに直列に設けられる。Ｗ相電力線５１ｗは、ＩＧＢＴ５３ｗとＩＧＢＴ５４ｗとの間が、電動機５のＷ相を構成するコイルに接続される。
　インバータ５０は、ＩＧＢＴ５３ｕ，５４ｕ，５３ｖ，５４ｖ，５３ｗ，及び５４ｗが、モータコントローラ（図示省略）によって制御されることによって、交流電流を生成して電動機５を駆動している。
　次に、電源装置１００の構成について説明する。
　電源装置１００は、二次電池１を有する二次電池電源部１１と、キャパシタ２を有するキャパシタ電源部２１と、二次電池１とキャパシタ２とからのインバータ５０への電源の供給を制御するコントローラ３０（図２参照）とを備える。二次電池電源部１１とキャパシタ電源部２１とは、並列に接続される。つまり、二次電池１とキャパシタ２とは、並列に接続される。
　二次電池１は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などの化学電池である。ここでは、二次電池１の電圧は、３００Ｖに設定される。二次電池１には、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ：充電状態）を検出し、対応する信号をコントローラ３０に送信する二次電池ＳＯＣ検出器１ａ（図２参照）が設けられる。
　キャパシタ２は、直列に複数接続して所望の電圧に設定されるとともに、並列に複数接続して所望の蓄電容量に設定される電気二重層キャパシタである。ここでは、キャパシタ２の電圧は、６００Ｖに設定される。キャパシタ２には、電圧を検出し、対応する信号をコントローラ３０に送信するキャパシタ電圧検出器２ａ（図２参照）が設けられる。
　キャパシタ電源部２１は、キャパシタ２の電圧が電動機５を駆動可能な電圧である場合に、接続状態に切り換えらえるバイパススイッチ２２と、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回った場合に、キャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に供給可能とするＤＣ－ＤＣコンバータ２５（第一のＤＣ－ＤＣコンバータ）とを備える。
　バイパススイッチ２２は、コントローラ３０によって開閉制御される。バイパススイッチ２２は、接続状態に切り換えられたときに、キャパシタ２からインバータ５０に電源を直接供給可能とするものである。バイパススイッチ２２が遮断状態に切り換えられると、キャパシタ２からインバータ５０に電源を直接供給することはできない。この場合、キャパシタ２からインバータ５０への電源の供給は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２５を介して行われることとなる。
　また、バイパススイッチ２２は、接続状態に切り換えられたときに、電動機５によって発電された電力を、ＤＣ－ＤＣコンバータ２５を経由しないでキャパシタ２に直接充電可能とする。これにより、キャパシタ２の充電時のエネルギロスを減らすことができる。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２５は、キャパシタ２の電圧を昇圧して電動機５に供給することが可能であるとともに、電動機５によって発電された電力を降圧してキャパシタ２に充電することが可能である。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２５は、キャパシタ２の下流に設けられるリアクトル２６と、リアクトル２６と電動機５の上流との間に設けられる降圧制御トランジスタ２７と、リアクトル２６と電動機５の下流との間に設けられる昇圧制御トランジスタ２８と、キャパシタ２と並列に接続される平滑コンデンサ２９とを備える。
　リアクトル２６は、昇圧制御トランジスタ２８がオンのときにエネルギを蓄積する。そして、昇圧制御トランジスタ２８がオフになったときには、キャパシタ２から入力される電圧と、リアクトル２６に蓄積されたエネルギによる誘導起電力とが出力される。これにより、リアクトル２６は、昇圧制御トランジスタ２８によるスイッチングによって、入力電圧を昇圧して出力することが可能である。
　昇圧制御トランジスタ２８は、コントローラ３０によってスイッチングされる。昇圧制御トランジスタ２８は、逆方向に並列接続される整流ダイオードを有するダイオード付きＩＧＢＴである。昇圧制御トランジスタ２８は、リアクトル２６の電流をスイッチングして、電動機５へ供給される供給電圧を誘導起電力によって昇圧することが可能である。
　昇圧制御トランジスタ２８がオンにスイッチングされると、キャパシタ２の正極からの電流は、リアクトル２６と昇圧制御トランジスタ２８とを経由してキャパシタ２の負極に流れる。この電流のループによって、リアクトル２６にエネルギが蓄積される。
　降圧制御トランジスタ２７は、コントローラ３０によってスイッチングされる。降圧制御トランジスタ２７は、逆方向に並列接続される整流ダイオードを有するダイオード付きＩＧＢＴである。降圧制御トランジスタ２７は、スイッチングによって電動機５からの充電電圧を降圧可能なものである。降圧制御トランジスタ２７は、電動機５が発電した電力を、チョッパ制御によって降圧してキャパシタ２に充電するものである。
　平滑コンデンサ２９は、降圧制御トランジスタ２７がチョッパ制御を行って出力された電圧を平滑化するものである。これにより、電動機５によって発電された電力をキャパシタ２に充電する際の電圧を平滑化して安定させることができる。
　二次電池電源部１１は、キャパシタ２からの電源によってインバータ５０を駆動できなくなった場合に、二次電池１の電圧を昇圧して電動機５に供給可能とするＤＣ－ＤＣコンバータ１５（第二のＤＣ－ＤＣコンバータ）を備える。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ１５は、二次電池１の電圧を昇圧して電動機５に供給することが可能であるとともに、電動機５によって発電された電力を降圧して二次電池１に充電することが可能である。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ１５は、二次電池１の下流に設けられるリアクトル１６と、リアクトル１６と電動機５の上流との間に設けられ、スイッチングによって電動機５からの充電電圧を降圧可能な降圧制御トランジスタ１７と、リアクトル１６と電動機５の下流との間に設けられ、リアクトル１６の電流をスイッチングして、電動機５へ供給される供給電圧を誘導起電力によって昇圧可能な昇圧制御トランジスタ１８とを備える。これらの構成は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２５と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
　コントローラ３０（図２参照）は、電源装置１００の制御を行うものである。コントローラ３０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータである。ＲＡＭは、ＣＰＵの処理におけるデータを記憶する。ＲＯＭは、ＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶する。Ｉ／Ｏインターフェースは、接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどを、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって、電源装置１００の制御が実現される。
　次に、図３及び図４を参照して、コントローラ３０による電源装置１００の制御について説明する。コントローラ３０は、図３に示されるルーチンを、例えば１０ミリ秒ごとの一定時間隔で繰り返し実行する。図４では、横軸は時間であり、縦軸は上から順に電動機５の駆動力，キャパシタ２の出力電圧，二次電池１の出力電圧，及びインバータ５０の入力電圧である。
　ステップ１０１では、コントローラ３０は、キャパシタ電圧検出器２ａが検出したキャパシタ２の電圧を読み込む。
　ステップ１０２では、コントローラ３０は、キャパシタ２の電圧が第一設定電圧以上であるか否かを判定する。ステップ１０２にて、キャパシタ２の電圧が第一設定電圧以上であると判定された場合には、ステップ１０３に移行して、リターンする。一方、ステップ１０２にて、キャパシタの電圧が第一設定電圧よりも低いと判定された場合には、ステップ１０４に移行する。
　この第一設定電圧は、インバータ５０を駆動可能な最低電圧と比較して余裕電圧分だけ高い値に設定される。ここでは、インバータ５０を駆動可能な最低電圧は３５０Ｖであるため、第一設定電圧は、３５０Ｖよりも少し高い値に設定される。
　ステップ１０３では、コントローラ３０は、バイパススイッチ２２を接続状態とする。これにより、キャパシタ２からインバータ５０に電源が直接供給されて、電動機５が駆動されることとなる。
　この状態は、図４におけるｔ０からｔ１の間の時間に相当する。具体的には、ｔ０から電動機５によるＥＶ走行が開始され、キャパシタ２の電圧は、消費された電気エネルギの分だけ比例的に降下する。そして、このＥＶ走行は、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧に近づき、上述した第一設定電圧を下回るまで継続される。
　このとき、キャパシタ２からインバータ５０に電源が直接供給されるため、エネルギロスが小さい。よって、キャパシタ２の特性を活かして、大電流を瞬時にインバータ５０に供給することが可能である。
　ステップ１０４では、コントローラ３０は、バイパススイッチ２２を遮断状態とする。これにより、キャパシタ２からインバータ５０に電源が直接供給されなくなる。このとき、キャパシタ２内には、電気エネルギが残存している。電気エネルギの減少が電圧の降下に比例すると考えた場合、６００Ｖから３５０Ｖまで降圧したキャパシタ２内には、フル充電のときを１００％とすると約３４％の電気エネルギが残存していることとなる。
　従来は、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回ると、キャパシタ２内に電気エネルギが残存しているにも関わらず、キャパシタ２からのインバータ５０の駆動は行われなかった。そこで、電源装置１００では、以下のようにして、キャパシタ２内に残存する電気エネルギを利用している。
　ステップ１０５では、コントローラ３０は、キャパシタ２の電圧が第二設定電圧以上であるか否かを判定する。ステップ１０５にて、キャパシタ２の電圧が第二設定電圧以上であると判定された場合には、ステップ１０６に移行して、リターンする。一方、ステップ１０５にて、キャパシタの電圧が第二設定電圧よりも低いと判定された場合には、ステップ１０７に移行して、リターンする。
　この第二設定電圧は、キャパシタ２が作動可能な最低電圧である最低作動電圧と比較して余裕電圧分だけ高い値に設定される。また、第二設定電圧は、上述した第一設定電圧と比較して低い値に設定される。
　ステップ１０６では、コントローラ３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２５によって昇圧されたキャパシタ２からの電源をインバータ５０に供給する。このように、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回っても、ＤＣ－ＤＣコンバータ２５がキャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に供給する。
　この状態は、図４におけるｔ１からｔ２の間の時間に相当する。具体的には、キャパシタ２の電圧がＤＣ－ＤＣコンバータ２５によって昇圧されてインバータ５０に供給されるため、ｔ０から開始されたＥＶ走行がｔ１を過ぎてもｔ２まで継続されることとなる。このときもまた、キャパシタ２の実際の電圧は、一点鎖線で示すように、消費された電気エネルギの分だけ比例的に降下している。そして、このＥＶ走行は、キャパシタ２の実際の電圧が最低作動電圧に近づき、上述した第二設定電圧を下回るまで継続される。
　以上のように、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回っても、キャパシタ２内に残存した電気エネルギを用いてインバータ５０を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
　また、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用できるため、同じ電気エネルギをインバータ５０に出力するために必要なキャパシタ２の容量を小さくできる。よって、キャパシタ２の小型軽量化が可能である。また、電源装置１００がＨＥＶに適用される場合には、従来と比較してＥＶ走行可能な距離が長くなるため、エンジンによる燃料消費量を低減することができる。
　一方、ステップ１０７では、コントローラ３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１５によって昇圧された二次電池１からの電源をインバータ５０に供給する。ステップ１０７では、キャパシタ２内の電気エネルギは既に使用不可能なレベルまで減少しているため、二次電池１を用いてインバータ５０を駆動する。具体的には、二次電池１の電圧を３００Ｖから上述した第一設定電圧まで昇圧させて、インバータ５０を駆動する。
　つまり、キャパシタ２の電圧が第二設定電圧よりも低くなった場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ２５からインバータ５０への電源の供給が停止され、ＤＣ－ＤＣコンバータ１５からインバータ５０への電源の供給が開始される
　この状態は、図４におけるｔ２からｔ３の間の時間に相当する。具体的には、二次電池１の電圧がＤＣ－ＤＣコンバータ１５によって昇圧されてインバータ５０に供給されるため、ｔ０から開始されたＥＶ走行がｔ２を過ぎてもｔ３まで継続されることとなる。
　そして、このＥＶ走行は、二次電池ＳＯＣ検出器１ａによって検出された二次電池１のＳＯＣが設定値を下回るまで継続可能である。なお、ＨＥＶの場合には、二次電池ＳＯＣ検出器１ａによって検出された二次電池１のＳＯＣが設定値を下回っても、車両のエンジン（図示省略）が作動して、エンジンからの駆動力によって走行することが可能である。
　以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　電源装置１００では、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回っても、ＤＣ－ＤＣコンバータ２５がキャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に供給可能である。そのため、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回っても、キャパシタ２内に残存した電気エネルギを用いてインバータ５０を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
　また、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用できるため、同じ電気エネルギをインバータ５０に出力するために必要なキャパシタ２の容量を小さくできる。よって、キャパシタ２の小型軽量化が可能である。また、電源装置１００がＨＥＶに適用される場合には、従来と比較してＥＶ走行可能な距離が長くなるため、エンジンによる燃料消費量を低減することができる。
　なお、車両の制動時には、まず、電動機５によって発電した電気エネルギをキャパシタ２に充電する。このとき、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧よりも低い場合には、コントローラ３０は、バイパススイッチ２２を接続状態とする。これにより、電動機５の誘起電圧でキャパシタ２を充電することができる。
　キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧以上となったら、コントローラ３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２５を作動させて、電動機５が発電する電気エネルギを降圧してキャパシタ２に充電する。これにより、キャパシタ２の充電に適した電圧及び電流に調整することができるため、キャパシタ２を効率よく充電することが可能である。
　そして、キャパシタ２が満充電となったら、コントローラ３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１５を作動させて、電動機５が発電する電気エネルギを降圧して二次電池１に充電する。この場合にも、二次電池１の充電に適した電圧及び電流に調整することができるため、二次電池１を効率よく充電することが可能である。
　（第二の実施の形態）
　以下、図５を参照して、本発明の第二の実施の形態による電源装置２００について説明する。なお、以下に示す各実施の形態では、前述した実施の形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
　電源装置２００は、二次電池１とキャパシタ２とを組み合わせて、電動機５を駆動するインバータ５０に電源を供給するものである。
　電源装置２００は、二次電池１を有する二次電池電源部２１１と、キャパシタ２を有するキャパシタ電源部２２１と、二次電池１とキャパシタ２とからのインバータ５０への電源の供給を制御するコントローラ３０（図２参照）とを備える。
　キャパシタ電源部２２１は、キャパシタ２の電圧が電動機５を駆動可能な電圧である場合に、接続状態に切り換えらえるバイパススイッチ２２と、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回った場合に、キャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に供給可能とするＤＣ－ＤＣコンバータ２２５（第一のＤＣ－ＤＣコンバータ）とを備える。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２２５は、キャパシタ２の電圧を昇圧して電動機５に供給することが可能であるとともに、電動機５によって発電された電力を降圧してキャパシタ２に充電することが可能である。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２２５は、キャパシタ２の下流に設けられるリアクトル２６（第一のリアクトル）と、リアクトル２６と電動機５の上流との間に設けられる降圧制御トランジスタ２７と、リアクトル２６と電動機５の下流との間に設けられる昇圧制御トランジスタ２８と、キャパシタ２と並列に接続される平滑コンデンサ２９とを備える。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２１５は、二次電池１の電圧を昇圧して電動機５に供給することが可能であるとともに、電動機５によって発電された電力を降圧して二次電池１に充電することが可能である。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ２１５は、二次電池１の下流に設けられるリアクトル１６（第二のリアクトル）と、リアクトル１６と電動機５の上流との間に設けられ、スイッチングによって電動機５からの充電電圧を降圧可能な降圧制御トランジスタ２７と、リアクトル１６と電動機５の下流との間に設けられ、リアクトル１６の電流をスイッチングして、電動機５へ供給される供給電圧を誘導起電力によって昇圧可能な昇圧制御トランジスタ２８とを備える。
　このように、ＤＣ－ＤＣコンバータ２１５は、二次電池１の下流に設けられるリアクトル１６を備え、降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８とをＤＣ－ＤＣコンバータ２２５と共用する。
　具体的には、ＤＣ－ＤＣコンバータ２１５は、切換スイッチ２１３を備え、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２５は、切換スイッチ２２３を備える。切換スイッチ２１３は、リアクトル１６の下流と、降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８との間とを連結する配線に設けられる。一方、切換スイッチ２２３は、リアクトル２６の下流と、降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８との間とを連結する配線に設けられる。
　切換スイッチ２１３が接続状態となり、切換スイッチ２２３が遮断状態となった場合には、降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８とは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２１５を構成する。一方、切換スイッチ２１３が遮断状態となり、切換スイッチ２２３が接続状態となった場合には、降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８とは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２５を構成する。
　以上より、電源装置２００でもまた、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回っても、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２５がキャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に供給する。そのため、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回っても、キャパシタ２内に残存した電気エネルギを用いてインバータ５０を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
　また、ＤＣ－ＤＣコンバータ２１５とＤＣ－ＤＣコンバータ２２５とで、降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８とを共用することで、部品点数を減らしてコストを削減することが可能である。
　（第三の実施の形態）
　以下、図６を参照して、本発明の第三の実施の形態による電源装置３００について説明する。
　電源装置３００は、二次電池１とキャパシタ２とを組み合わせて、電動機５を駆動するインバータ５０に電源を供給するものである。
　電源装置３００は、二次電池１を有する二次電池電源部３１１と、キャパシタ２を有するキャパシタ電源部３２１と、二次電池１とキャパシタ２とからのインバータ５０への電源の供給を制御するコントローラ３０（図２参照）とを備える。
　キャパシタ電源部３２１は、キャパシタ２の電圧が電動機５を駆動可能な電圧である場合に、接続状態に切り換えらえるバイパススイッチ２２と、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回った場合に、キャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に供給可能とするＤＣ－ＤＣコンバータ３２５（第一のＤＣ－ＤＣコンバータ）とを備える。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ３２５は、キャパシタ２の電圧を昇圧して電動機５に供給することが可能であるとともに、電動機５によって発電された電力を降圧してキャパシタ２に充電することが可能である。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ３２５は、キャパシタ２の下流に設けられるリアクトル２６と、リアクトル２６と電動機５の上流との間に設けられる降圧制御トランジスタ２７と、リアクトル２６と電動機５の下流との間に設けられる昇圧制御トランジスタ２８と、キャパシタ２と並列に接続される平滑コンデンサ２９とを備える。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ３１５は、二次電池１の電圧を昇圧して電動機５に供給することが可能であるとともに、電動機５によって発電された電力を降圧して二次電池１に充電することが可能である。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ３１５は、二次電池１の下流に設けられるリアクトル２６と、リアクトル２６と電動機５の上流との間に設けられ、スイッチングによって電動機５からの充電電圧を降圧可能な降圧制御トランジスタ２７と、リアクトル２６と電動機５の下流との間に設けられ、リアクトル２６の電流をスイッチングして、電動機５へ供給される供給電圧を誘導起電力によって昇圧可能な昇圧制御トランジスタ２８とを備える。
　このように、ＤＣ－ＤＣコンバータ３１５は、リアクトル２６と降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８とをＤＣ－ＤＣコンバータ３２５と共用する。
　具体的には、ＤＣ－ＤＣコンバータ３１５は、切換スイッチ３１３を備え、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２５は、切換スイッチ３２３を備える。切換スイッチ３１３は、リアクトル２６の上流と、降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８との間とを連結する配線に設けられる。一方、切換スイッチ３２３は、リアクトル２６の上流と、降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８との間とを連結する配線に設けられる。
　切換スイッチ３１３が接続状態となり、切換スイッチ３２３が遮断状態となった場合には、リアクトル２６と降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８とは、ＤＣ－ＤＣコンバータ３１５を構成する。一方、切換スイッチ３１３が遮断状態となり、切換スイッチ３２３が接続状態となった場合には、リアクトル２６と降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８とは、ＤＣ－ＤＣコンバータ３２５を構成する。
　以上より、電源装置３００でもまた、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回っても、ＤＣ－ＤＣコンバータ２２５がキャパシタ２の電圧を昇圧してインバータ５０に供給する。そのため、キャパシタ２の電圧がインバータ５０を駆動可能な最低電圧を下回っても、キャパシタ２内に残存した電気エネルギを用いてインバータ５０を駆動することができる。したがって、キャパシタ２の電気エネルギを有効に活用することができる。
　また、ＤＣ－ＤＣコンバータ３１５とＤＣ－ＤＣコンバータ３２５とで、リアクトル２６と降圧制御トランジスタ２７と昇圧制御トランジスタ２８とを共用することで、部品点数を減らしてコストを更に削減することが可能である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、上述した実施の形態における電圧などの数値は例示したものであり、これらの数値に限定されるものではない。
　また、上述した実施の形態では、電源装置１００，２００，３００はコントローラ３０によって制御され、インバータ５０はモータコントローラ（図示省略）によって制御される。これに代えて、電源装置１００，２００，３００とインバータ５０とを単一のコントローラによって制御するようにしてもよい。
　また、上述した各々のＩＧＢＴは、逆方向に並列接続される整流ダイオードを有するダイオード付きＩＧＢＴである。これに代えて、ダイオードを内蔵しないＩＧＢＴと、ＩＧＢＴに逆方向に並列接続される整流ダイオードとを、それぞれ別々に設けてもよい。
　この発明の実施例が包含する排他的性質又は特徴は、以下のようにクレームされる。

Claims (10)

  1. 　二次電池とキャパシタとを組み合わせて負荷に電源を供給する電源装置であって、
    　前記キャパシタの電圧が前記負荷を駆動可能な電圧である場合に、接続状態に切り換えらえて、前記キャパシタから前記負荷に電源を直接供給可能とするバイパススイッチと、
    　前記キャパシタの電圧が前記負荷を駆動可能な最低電圧を下回った場合に、前記キャパシタの電圧を昇圧して前記負荷に供給可能とする第一のＤＣ－ＤＣコンバータと、を備える電源装置。
  2. 　請求項１に記載の電源装置において、
    　前記キャパシタからの電源によって前記負荷を駆動できなくなった場合に、前記二次電池の電圧を昇圧して前記負荷に供給可能とする第二のＤＣ－ＤＣコンバータを更に備える電源装置。
  3. 　請求項２に記載の電源装置において、
    　前記バイパススイッチは、前記キャパシタの電圧が前記負荷を駆動可能な最低電圧と比較して余裕電圧分だけ高い電圧よりも低くなった場合に遮断状態に切り換えられ、
    　前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータは、前記バイパススイッチが遮断状態に切り換えられた場合に、前記キャパシタの電圧を昇圧して前記負荷に供給する電源装置。
  4. 　請求項３に記載の電源装置において、
    　前記キャパシタの電圧が当該キャパシタの最低作動電圧と比較して余裕電圧分だけ高い電圧よりも低くなった場合には、前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータから前記負荷への電源の供給が停止され、前記第二のＤＣ－ＤＣコンバータから前記負荷への電源の供給が開始される電源装置。
  5. 　請求項２に記載の電源装置において、
    　前記負荷は、前記二次電池及び前記キャパシタから電源が供給されて電動機を駆動するインバータである電源装置。
  6. 　請求項５に記載の電源装置において、
    　前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータは、前記電動機によって発電された電力を降圧して前記キャパシタに充電可能であり、
    　前記第二のＤＣ－ＤＣコンバータは、前記電動機によって発電された電力を降圧して前記二次電池に充電可能である電源装置。
  7. 　請求項５に記載の電源装置において、
    　前記バイパススイッチは、接続状態に切り換えられたときに、前記電動機によって発電された電力を、前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータを経由しないで前記キャパシタに直接充電可能とする電源装置。
  8. 　請求項５に記載の電源装置において、
    　前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記第二のＤＣ－ＤＣコンバータは、
    　前記二次電池又は前記キャパシタの下流に設けられるリアクトルと、
    　前記リアクトルと前記電動機の上流との間に設けられ、スイッチングによって前記電動機からの充電電圧を降圧可能な降圧制御トランジスタと、
    　前記リアクトルと前記電動機の下流との間に設けられ、前記リアクトルの電流をスイッチングして、前記電動機へ供給される供給電圧を誘導起電力によって昇圧可能な昇圧制御トランジスタと、を各々備える電源装置。
  9. 　請求項５に記載の電源装置において、
    　前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータは、
    　前記キャパシタの下流に設けられる第一のリアクトルと、
    　前記第一のリアクトルと前記電動機の上流との間に設けられ、スイッチングによって前記電動機からの充電電圧を降圧可能な降圧制御トランジスタと、
    　前記第一のリアクトルと前記電動機の下流との間に設けられ、前記第一のリアクトルの電流をスイッチングして、前記電動機へ供給される供給電圧を誘導起電力によって昇圧可能な昇圧制御トランジスタと、を備え、
    　前記第二のＤＣ－ＤＣコンバータは、前記二次電池の下流に設けられる第二のリアクトルを備え、前記降圧制御トランジスタと前記昇圧制御トランジスタとを前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータと共用する電源装置。
  10. 　請求項５に記載の電源装置において、
    　前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータは、
    　前記キャパシタの下流に設けられるリアクトルと、
    　前記リアクトルと前記電動機の上流との間に設けられ、スイッチングによって前記電動機からの充電電圧を降圧可能な降圧制御トランジスタと、
    　前記リアクトルと前記電動機の下流との間に設けられ、前記リアクトルの電流をスイッチングして、前記電動機へ供給される供給電圧を誘導起電力によって昇圧可能な昇圧制御トランジスタと、を備え、
    　前記第二のＤＣ－ＤＣコンバータは、前記リアクトルと前記降圧制御トランジスタと前記昇圧制御トランジスタとを前記第一のＤＣ－ＤＣコンバータと共用する電源装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106464000A (zh) * 2014-06-11 2017-02-22 川崎重工业株式会社 电力储藏系统及其控制方法
CN109789796A (zh) * 2016-09-27 2019-05-21 罗伯特·博世有限公司 整流器、电驱动系统和用于给电蓄能器充电的方法
CN110356257A (zh) * 2019-07-31 2019-10-22 珠海格力电器股份有限公司 电机车的能量转换电路、装置、控制器和电机车

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013222641A1 (de) * 2013-11-07 2015-05-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeichersystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
US11456669B2 (en) 2015-09-30 2022-09-27 Apple Inc. Voltage supply to a load and battery
WO2017058631A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 Crynamt Management Llc Converter architecture
WO2017091998A1 (en) * 2015-12-03 2017-06-08 Abb Beijing Drive Systems Co., Ltd. Chopper assembly and controlling method thereof
US9931944B2 (en) * 2016-03-22 2018-04-03 Ford Global Technologies, Llc Variable voltage convert system with reduced bypass diode conduction
CN107231087B (zh) * 2016-03-25 2021-07-02 通用电气公司 增程器及电路保护方法
US10759285B2 (en) 2016-10-21 2020-09-01 Nissan Motor Co., Ltd. Power supply system
US10110103B1 (en) * 2017-06-21 2018-10-23 GM Global Technology Operations LLC Electric drive system enhancement using a DC-DC converter
JP6819525B2 (ja) * 2017-09-20 2021-01-27 トヨタ自動車株式会社 電力変換回路
CN110601294B (zh) * 2019-09-18 2021-10-29 重庆京东方智慧电子系统有限公司 电子标签及其监控方法、装置、系统
EP3901542A1 (en) 2020-04-22 2021-10-27 Carrier Corporation Voltage conversion system for transport refrigeration system
WO2023272630A1 (zh) * 2021-06-30 2023-01-05 合肥乘翎微电子有限公司 多相串联电容直流-直流转换器、控制方法
US11901758B2 (en) * 2021-09-14 2024-02-13 General Electric Company Loading sharing across multiple power supplies
CN115071450A (zh) * 2022-08-03 2022-09-20 盐城工学院 一种闭环控制的并联复合电源制动能量回收控制系统及其工作方法
CN115476703B (zh) * 2022-09-23 2023-10-31 首凯高科技(江苏)有限公司 一种适用于电动车动力系统的复合电源系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006345606A (ja) 2005-06-07 2006-12-21 Toyota Motor Corp 車両用電源システムおよび車両
JP2008043180A (ja) * 2006-07-10 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
JP2011182521A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを搭載する車両
JP2012095428A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Toyota Motor Corp 電源装置

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5170105A (en) * 1991-03-08 1992-12-08 General Electric Company Method for determining operability of an electrical dynamic braking system
EP0564149B1 (en) * 1992-04-03 1997-09-24 JEOL Ltd. Storage capacitor power supply
US5710699A (en) * 1996-05-28 1998-01-20 General Electric Company Power electronic interface circuits for batteries and ultracapacitors in electric vehicles and battery storage systems
JP4137528B2 (ja) * 2002-06-13 2008-08-20 セイコーインスツル株式会社 電源変換回路
TW583822B (en) * 2002-10-08 2004-04-11 Uis Abler Electronics Co Ltd DC/DC step-up regulator and control method therefor
US6906933B2 (en) * 2002-11-01 2005-06-14 Powerware Corporation Power supply apparatus and methods with power-factor correcting bypass mode
US7279855B2 (en) * 2003-04-04 2007-10-09 Hitachi, Ltd. Electric drive device for vehicle and hybrid engine/motor-type four wheel drive device
CN1315249C (zh) * 2004-07-16 2007-05-09 王玉富 组合式直流－直流升压变换器
US7427450B2 (en) * 2004-12-10 2008-09-23 General Motors Corporation Hybrid fuel cell system with battery capacitor energy storage system
JP4539531B2 (ja) * 2005-10-26 2010-09-08 トヨタ自動車株式会社 車両の駆動装置
JP2006087299A (ja) * 2005-11-04 2006-03-30 Toshiba Corp 電気車制御装置
JP4702155B2 (ja) * 2006-04-14 2011-06-15 トヨタ自動車株式会社 電源装置および電源装置の制御方法
JP4440936B2 (ja) * 2006-08-09 2010-03-24 三菱電機株式会社 電気車の制御装置
US7652393B2 (en) * 2006-09-14 2010-01-26 American Power Conversion Corporation Apparatus and method for employing a DC source with an uninterruptible power supply
EP2008853B1 (en) * 2007-06-25 2010-09-15 Mazda Motor Corporation Hybrid vehicle
JP5118913B2 (ja) * 2007-07-24 2013-01-16 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた電動車両ならびに電源システムの制御方法
US7782032B2 (en) * 2007-12-03 2010-08-24 California Polytechnic Corporation System method and apparatus for a multi-phase DC-to-DC converter
FR2937479B1 (fr) * 2008-10-21 2010-10-29 Schneider Toshiba Inverter Dispositif de recuperation d'energie dans un variateur de vitesse
US8080973B2 (en) * 2008-10-22 2011-12-20 General Electric Company Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same
EP2187510B1 (de) * 2008-11-15 2016-08-03 SMA Solar Technology AG Stromrichteranlaufschaltung
JP5187152B2 (ja) * 2008-11-17 2013-04-24 トヨタ自動車株式会社 車両の電源システムおよび車両
US8916993B2 (en) * 2009-08-11 2014-12-23 General Electric Company System for multiple energy storage and management and method of making same
US9155174B2 (en) * 2009-09-30 2015-10-06 Cirrus Logic, Inc. Phase control dimming compatible lighting systems
DE102009054820A1 (de) * 2009-12-17 2011-06-22 Robert Bosch GmbH, 70469 Energiespeichersystem und Verfahren zu dessen Betreiben
KR101668511B1 (ko) * 2010-01-25 2016-10-21 맥스웰 테크놀러지스 인코포레이티드 에너지 스토리지 시스템 및 방법
JP5189607B2 (ja) * 2010-02-04 2013-04-24 トヨタ自動車株式会社 車両用電源装置
IT1399313B1 (it) * 2010-04-07 2013-04-16 Ferrari Spa Impianto elettrico di un veicolo stradale con propulsione elettrica e relativo metodo di controllo
JP5492040B2 (ja) * 2010-09-22 2014-05-14 株式会社豊田中央研究所 電源システム
US8378623B2 (en) * 2010-11-05 2013-02-19 General Electric Company Apparatus and method for charging an electric vehicle
CN103269898B (zh) * 2010-12-20 2015-09-23 丰田自动车株式会社 电动车辆及其控制方法
CN102005915B (zh) * 2010-12-27 2012-11-21 福州大学 一种boost与buck集成的无桥单级pfc电路
FR2970442B1 (fr) * 2011-01-13 2014-08-22 Sncf Regulation de tension dans un engin ferroviaire hybride
JP5298152B2 (ja) * 2011-03-07 2013-09-25 株式会社日立製作所 電力変換装置及び鉄道車両用の電力変換装置
US9071141B2 (en) * 2011-04-08 2015-06-30 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Two-stage single phase bi-directional PWM power converter with DC link capacitor reduction
JP5832162B2 (ja) * 2011-06-29 2015-12-16 株式会社豊田中央研究所 電源システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006345606A (ja) 2005-06-07 2006-12-21 Toyota Motor Corp 車両用電源システムおよび車両
JP2008043180A (ja) * 2006-07-10 2008-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
JP2011182521A (ja) * 2010-02-26 2011-09-15 Toyota Motor Corp 電源システムおよびそれを搭載する車両
JP2012095428A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Toyota Motor Corp 電源装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106464000A (zh) * 2014-06-11 2017-02-22 川崎重工业株式会社 电力储藏系统及其控制方法
US10263448B2 (en) 2014-06-11 2019-04-16 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Power storage system and method of controlling the same
CN109789796A (zh) * 2016-09-27 2019-05-21 罗伯特·博世有限公司 整流器、电驱动系统和用于给电蓄能器充电的方法
US11207983B2 (en) 2016-09-27 2021-12-28 Robert Bosch Gmbh Converter, electrical drive system, and method for charging an electrical energy store
CN110356257A (zh) * 2019-07-31 2019-10-22 珠海格力电器股份有限公司 电机车的能量转换电路、装置、控制器和电机车
CN110356257B (zh) * 2019-07-31 2020-10-20 珠海格力电器股份有限公司 电机车的能量转换电路、装置、控制器和电机车

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Publication number Publication date
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