(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回生エネルギーを出力するオルタネータと、
前記回生エネルギーを蓄電する第一の蓄電部及び第二の蓄電部と、
第一のスイッチ素子と第二のスイッチ素子が直列接続され、第三のスイッチ素子と第四のスイッチ素子が直列接続され、前記第一のスイッチ素子と前記第二のスイッチ素子との間と前記第三のスイッチ素子と前記第四のスイッチ素子との間とに両端が接続されるコイルを有し、前記第一の蓄電部と前記第二の蓄電部との間に設けられるＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの損失よりも損失が小さく、前記ＤＣ−ＤＣコンバータに並列接続され、前記第一の蓄電部と前記第二の蓄電部との間に設けられる第五のスイッチ素子と、
前記第一のスイッチ素子から前記第五のスイッチ素子を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第一の蓄電部の電圧と前記第二の蓄電部の電圧との差分が、第一の所定値より大きい場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートと前記第五のスイッチ素子を介するルートのうち前記ＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートのみを介して第二の蓄電部に回生エネルギーを蓄電させ、
前記差分が、前記第一の所定値以下で且つ第二の所定値より大きい場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートと前記第五のスイッチ素子を介するルートのうち前記第五のスイッチ素子を介するルートのみを介して前記第二の蓄電部に回生エネルギーを蓄電させ、
前記差分が、前記第二の所定値以下の場合、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートと前記第五のスイッチ素子を介するルートとを併用し、前記差分の変動に応じて前記ＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートからの回生量を変動させるとともに前記第五のスイッチ素子を介するルートからの回生量を変動させて前記第二の蓄電部に回生エネルギーを蓄電させる、
ことを特徴とする回生エネルギー蓄電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の回生エネルギー蓄電システムであって、
前記制御部は、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータと前記第五のスイッチ素子とを併用して前記第二の蓄電部に回生エネルギーを蓄電させる場合、前記第二の蓄電部の電圧と前記第二の蓄電部に流れる電流とに基づいて、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの前記第一のスイッチ素子から前記第四のスイッチ素子それぞれのデューティを求め、前記第一のスイッチ素子から前記第四のスイッチ素子をＰＷＭ制御により駆動させる、
ことを特徴とする回生エネルギー蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生エネルギーを蓄電する回生エネルギー蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、減速する際に回生エネルギーをセカンドストレージに蓄電する、回生エネルギー蓄電システムを搭載した車両が普及している。
関連する技術として、オルタネータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、キャパシタ、バッテリ、バイパスリレーなどから構成される回生エネルギー蓄電システムが知られている。例えば、特許文献１を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０４６７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回生エネルギー蓄電システムでは、ＤＣ−ＤＣコンバータの損失が大きく、回生時に常にＤＣ−ＤＣコンバータを用いると、ＤＣ−ＤＣコンバータの発熱が問題となり、短時間しかＤＣ−ＤＣコンバータに大電流を流せなくなる。従って、セカンドストレージへの回生強化が望まれている。
【０００５】
本発明の一側面に係る目的は、セカンドストレージへの回生強化を可能にする回生エネルギー蓄電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一つの形態である回生エネルギー蓄電システムは、オルタネータ、第一の蓄電部、第二の蓄電部、ＤＣ−ＤＣコンバータ、第五のスイッチ素子、制御部を有する。
オルタネータは回生エネルギーを出力する。
【０００７】
第一の蓄電部及び第二の蓄電部は回生エネルギーを蓄電する。
ＤＣ−ＤＣコンバータは、第一のスイッチ素子と第二のスイッチ素子が直列接続され、第三のスイッチ素子と第四のスイッチ素子が直列接続され、第一のスイッチ素子と第二のスイッチ素子との間と第三のスイッチ素子と第四のスイッチ素子との間とに両端が接続されるコイルを有し、第一の蓄電部と第二の蓄電部との間に設けられる。
【０００８】
第五のスイッチ素子は、ＤＣ−ＤＣコンバータの損失よりも損失が小さく、ＤＣ−ＤＣコンバータに並列接続され、第一の蓄電部と第二の蓄電部との間に設けられる。
制御部は、スイッチ素子Ｓ１からスイッチ素子Ｓ５を制御する。そして、制御部は、第一の蓄電部の電圧と第二の蓄電部の電圧との差分が、第一の所定値より大きい場合、ＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートと第五のスイッチ素子を介するルートのうちＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートのみを介して第二の蓄電部に回生エネルギーを蓄電させる。
【０００９】
差分が、第一の所定値以下で且つ第二の所定値より大きい場合、ＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートと第五のスイッチ素子を介するルートのうち第五のスイッチ素子を介するルートのみを介して第二の蓄電部に回生エネルギーを蓄電させる。
【００１０】
差分が、第二の所定値以下の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートと第五のスイッチ素子を介するルートとを併用し、差分の変動に応じてＤＣ−ＤＣコンバータを介するルートからの回生量を変動させるとともに第五のスイッチ素子を介するルートからの回生量を変動させて第二の蓄電部に回生エネルギーを蓄電させる。
【００１１】
なお、制御部は、ＤＣ−ＤＣコンバータと第五のスイッチ素子とを併用して第二の蓄電部に回生エネルギーを蓄電させる場合、第二の蓄電部の電圧と第二の蓄電部に流れる電流とに基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータの第一のスイッチ素子から第四のスイッチ素子それぞれのデューティを求め、ＰＷＭ制御をする。
【発明の効果】
【００１２】
セカンドストレージへの回生強化を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】回生エネルギー蓄電システムの一実施例を示す図である。
【図２】回生エネルギー蓄電システムの動作の一実施例を示すフロー図である。
【図３】バッテリの電圧とセカンドストレージの電圧との差分と、セカンドストレージへの回生量と、回生時の効率との関係を示す図である。
【図４】ＤＣ−ＤＣコンバータとバイパス回路の位置と、温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、回生エネルギー蓄電システムの一実施例を示す図である。図１に示す回生エネルギー蓄電システムは、オルタネータ１、バッテリ２（第一の蓄電部）、ＤＣ−ＤＣコンバータ３、電流検出部４、セカンドストレージ５（第二の蓄電部）、制御部６、バイパス回路７を有する。また、図１に示す回生エネルギー蓄電システムは、オルタネータ１から出力される回生エネルギーをＤＣ−ＤＣコンバータ３を介してセカンドストレージ５に蓄電をする構成である。
【００１５】
オルタネータ１は、不図示のエンジンにより駆動されて行われる発電と、車両が減速する際に行われる発電（回生エネルギーを出力）とを行う。
バッテリ２は、例えば、鉛バッテリなどである。また、バッテリ２は、例えば、車両に設けられるエンジンの始動時又はエンジンの再始動時に、車両に設けられるスタータモーターへ電力を供給する。
【００１６】
セカンドストレージ５は、例えば、リチウムイオン電池や、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタなどのキャパシタである。また、セカンドストレージ５は、例えば、エンジンの始動時又はエンジンの再始動時に、不図示の補機負荷に電力を供給する。
【００１７】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、オルタネータ１からセカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電する際に、電圧を変換する双方向の直流電圧変換回路である。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、スイッチ素子Ｓ１（第一のスイッチ素子）の一方の端子（ソース端子）とスイッチ素子Ｓ２（第二のスイッチ素子）の一方の端子（ドレイン端子）が接続され、スイッチ素子Ｓ３（第三のスイッチ素子）の一方の端子（ソース端子）とスイッチ素子Ｓ４（第四のスイッチ素子）の一方の端子（ドレイン端子）が接続され、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２の間とスイッチ素子Ｓ３、Ｓ４の間とにコイルＬの両端が接続される回路を有している。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３にはバイパス回路７が並列接続される。なお、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などである。回生時において、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の入力側にはバッテリ２が配置されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の出力側にはセカンドストレージ５が配置されることになる。すなわち、バッテリ２とセカンドストレージ５との間にはＤＣ−ＤＣコンバータ３が設けられている。
【００１８】
電流検出部４はスイッチ素子Ｓ３とセカンドストレージ５との間に接続される。電流検出部４は、シャント抵抗に流れる電流を電圧に変換して電圧検出回路から電流を求める回路や、電流によって生じる磁界を計測して電流を求めるホール素子などである。
【００１９】
制御部６は、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の制御端子（ゲート端子）に対して制御信号を出力して導通と遮断をさせ、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。すなわち、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を駆動させる又は駆動を停止させる。なお、制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）などを用いて構成される回路である。
【００２０】
バイパス回路７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の損失よりも損失が小さく、ＤＣ−ＤＣコンバータ３に並列接続される。バイパス回路７は、例えば、スイッチ素子Ｓ５（第五のスイッチ素子）の一方の端子（ドレイン端子）とスイッチ素子Ｓ６（第六のスイッチ素子）の一方の端子（ドレイン端子）が接続され（ダイオードの場合は一方の端子（カソード端子）が接続され）、スイッチ素子Ｓ５の他方の端子（ソース端子）とスイッチ素子Ｓ３の他方の端子（ドレイン端子）が接続され、スイッチ素子Ｓ６（第六のスイッチ素子）の一方の端子（ソース端子）（ダイオードの場合は他方の端子（アノード端子））とスイッチ素子Ｓ１の他方の端子（ドレイン端子）が接続される。なお、スイッチ素子Ｓ５、Ｓ６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどである。また、ボディダイオードのないＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ、電磁リレーなどの半導通でない素子の場合はスイッチ素子一つでもよい。
【００２１】
次に、図２を用いて制御部６の動作について説明する。
図２は、回生エネルギー蓄電システムの動作の一実施例を示すフロー図である。制御部６は、ブレーキが踏まれたことを検出すると、現在のバッテリ２の電圧ＶＢとセカンドストレージ５の電圧ＶＣとを不図示の電圧計から取得し、電圧ＶＢと電圧ＶＣとの差分Ｖｓ（電圧ＶＢ−電圧ＶＣ）を求める。
【００２２】
続いて、制御部６は、差分Ｖｓの変動に応じて（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す制御をする。
（ａ）差分Ｖｓが大きく（電圧ＶＣ＜電圧ＶＢ）、差分Ｖｓが予め決められた電圧Ｖ１（第一の所定電圧）より大きい場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、制御部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを用いてセカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させる（Ｓ２０２）。つまり（ａ）では、バッテリ２の電圧とセカンドストレージ５の電圧との差分Ｖｓが、電圧Ｖ１（第一の所定値）より大きい場合、制御部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートとスイッチ素子Ｓ５を介するルートのうちＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートのみを介してセカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させる。このとき、制御部６は制御信号を出力して、バイパス回路７のスイッチ素子Ｓ５、Ｓ６を遮断させ、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をＰＷＭ制御により駆動させる。
【００２３】
（ａ）の場合、制御部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介してセカンドストレージ５へ電流を流し、差分Ｖｓを電圧Ｖ１に近付ける。電圧Ｖ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３からバイパス回路７に経路を切り替えるタイミングを決める電圧で、例えば、実験やシミュレーションにより求められる。
【００２４】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３は、セカンドストレージ５に電流を流していると発熱をしてくるため、発熱が大きくなる前にＤＣ−ＤＣコンバータ３を停止させる。つまり、差分Ｖｓが電圧Ｖ１になるとＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱が大きくなるとし、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を停止させ、発熱を抑制する。
【００２５】
（ｂ）差分Ｖｓが電圧Ｖ１以下で（Ｓ２０１：Ｎｏ）、予め決められた電圧Ｖ２（第二の所定電圧）より大きい場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、制御部６は、差分Ｖｓが電圧Ｖ１になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を停止させてバイパス回路７に切り替え、バイパス回路７のみを用いてセカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させる（Ｓ２０４）。つまり（ｂ）では、差分Ｖｓが、電圧Ｖ１以下で且つ電圧Ｖ２（第二の所定値）より大きい場合、制御部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートとスイッチ素子Ｓ５を介するルートのうちスイッチ素子Ｓ５を介するルートのみを介してセカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させる。このとき、制御部６は制御信号を出力して、バイパス回路７のスイッチ素子Ｓ５、Ｓ６を導通させ、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のＰＷＭ制御による駆動を停止させる。また、電圧Ｖ２は、バイパス回路７とＤＣ−ＤＣコンバータ３を併用するタイミングを決める電圧で、例えば、実験やシミュレーションにより求められる。
【００２６】
（ｂ）に示した制御により、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を停止させることで、回生エネルギーをセカンドストレージ５に蓄電する際に発生する、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱を抑制することができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を停止させることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ３に設けられているスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のスイッチング損失を低減できる。また、コイルＬの抵抗成分による損失を低減できる。さらに、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のオン抵抗による損失を低減できる。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４による損失及びＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるコイルによる損失を低減できる。
【００２７】
従って、回生エネルギーをセカンドストレージ５に効率よく蓄電することができる。つまり、バイパス回路７に切り替えたことにより、損失をスイッチ素子Ｓ５、Ｓ６のオン抵抗損失だけにできるため、セカンドストレージ５に効率よく蓄電することができる。
【００２８】
しかし、差分Ｖｓが電圧Ｖ２になると、差分が小さいためバイパス回路７のみではセカンドストレージ５に一定の回生エネルギーを蓄電できなくなるため、バイパス回路７のみではなくＤＣ−ＤＣコンバータ３も駆動させる。なお、差分Ｖｓが電圧Ｖ２になるときには、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱は小さくなっている。
【００２９】
（ｃ）差分Ｖｓが電圧Ｖ２以下である場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、制御部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とを併用させてセカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させる（Ｓ２０５）。つまり（ｃ）では、差分Ｖｓが、電圧値Ｖ２以下の場合、制御部６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートとスイッチ素子Ｓ５を介するルートを併用し、差分の変動に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートからの回生量（セカンドストレージ５への供給電力）を変動させるとともにスイッチ素子Ｓ５を介するルートからの回生量を変動させてセカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させる。このとき、制御部６は制御信号を出力して、バイパス回路７のスイッチ素子Ｓ５、Ｓ６を導通させるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をＰＷＭ制御により駆動させる。また、差分Ｖｓが小さくなるほど、バイパス回路７よりもＤＣ−ＤＣコンバータ３を介して電流を流す。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とを併用した場合、制御部６は、バイパス回路７を流れる電流も考慮してＰＷＭ制御をする。すなわち、制御部６は、セカンドストレージ５の電圧とセカンドストレージ５に流れる電流とに基づいてターゲット電流を求め、そのターゲット電流をＤＣ−ＤＣコンバータ３が流せるように、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４それぞれのデューティを制御する。詳細には、制御部６は、セカンドストレージ５に流れる電流をターゲット電流に追従させる制御（電流フィードバック制御）を行う。差分が小さくなると、おのずとバイパス回路７から流れ込む電流が小さくなるため、それを補完するための電流をＤＣ−ＤＣコンバータ３から流し込むようにスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４それぞれのデューティを制御する。
【００３０】
なお、上記ではＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７を同時に駆動させているが、セカンドストレージ５へ流す電流を確保できれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７を交互に駆動と停止をさせてもよい。
【００３１】
（ｃ）に示した制御により、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とを併用することで、回生エネルギーをセカンドストレージ５に蓄電する際に発生するＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱を抑制することができる。また、回生エネルギーをセカンドストレージ５に効率よく蓄電をすることができる。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のみでなくバイパス回路７も用いる場合には、バイパス回路７からもセカンドストレージ５に電流を流せるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを用いた場合より、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介してセカンドストレージ５に流す電流は小さくなるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４による損失及びＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるコイルＬによる損失を低減できる。その結果、セカンドストレージ５に効率よく蓄電をすることができる。
【００３２】
このように上記（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す制御をすることにより、差分Ｖｓが電圧Ｖ１より大きいとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを用い、差分Ｖｓが電圧Ｖ１以下で且つ電圧Ｖ２より大きくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートからバイパス回路７を介するルートに切り替えてバイパス回路７のみを用い、差分Ｖｓが電圧Ｖ２以下になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とを併用することで、セカンドストレージ５の回生強化が可能となる。
【００３３】
実施形態の効果について説明をする。
図３のＡは、差分Ｖｓと、セカンドストレージ５への回生量との関係を示す図で、図３のＢは、差分Ｖｓと回生時の効率との関係を示す図である。なお、図３のＡの例では、セカンドストレージ５への回生量が一定に保たれている。
【００３４】
図３のＢにおける網掛範囲３０７はＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを駆動させた場合の損失と、バイパス回路のみを駆動させた場合の損失と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とを併用させた場合の損失を示している。
【００３５】
図３のＡの領域３０１では、（ａ）ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートとバイパス回路７を介するルートのうちＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートのみを介して、セカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４による損失及びＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるコイルＬによる損失により、図３のＡに示す領域３０１に対応する図３のＢの領域３０４において効率が９０［％］になる。
【００３６】
図３のＡの領域３０２では、（ｂ）ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートとバイパス回路７を介するルートのうちスイッチ素子Ｓ５を介するルートのみを介して、セカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させているので、バイパス回路７のオン抵抗損失のみとなるため、図３のＡに示す領域３０２に対応する図３のＢの領域３０５では効率がよくなり９９［％］になる。
【００３７】
図３のＡの領域３０３では、（ｃ）ＤＣ−ＤＣコンバータ３を介するルートとバイパス回路７を介するルートを併用して、セカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電させているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを用いた場合より、ＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４による損失及びＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるコイルＬによる損失が減少する。すなわち、差分Ｖｓが電圧Ｖ２に近い場合、バイパス回路７からセカンドストレージ５へ流す電流は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３からセカンドストレージ５へ流す電流よりも大きくし、差分Ｖｓが小さくなるにつれて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３からセカンドストレージ５に流す電流を大きくする。つまり、差分Ｖｓが小さくなるにつれてＤＣ−ＤＣコンバータ３からセカンドストレージ５への回生量を増やすので、回生時に常にＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを用いる場合より、ＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４による損失及びＤＣ−ＤＣコンバータ３におけるコイルＬによる損失を小さくできる。図３のＡ、Ｂに示すように、図３のＡの領域３０３に対応する図３のＢの領域３０６では、急激に効率が９０［％］に低下するのではなく、効率が９９［％］から９０［％］に徐々に低下する。すなわち、回生エネルギーをセカンドストレージ５に効率よく蓄電をすることができる。
【００３８】
図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７の位置と温度との関係を示す図である。
図４にはヒートシンク４００と、ヒートシンク４００上に搭載される不図示の基板とに実装されたＤＣ−ＤＣコンバータ３及びバイパス回路７の断面図が示されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とは基板に対してそれぞれ別の場所に設けられている。詳細には、基板の一面に対して、一部にＤＣ―ＤＣコンバータ３が設けられ、他部にバイパス回路７が設けられている。
【００３９】
また、図４のＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７の位置に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを駆動させた場合の温度曲線４０１と、バイパス回路７のみを駆動させた場合の温度曲線４０２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とを併用させた場合の温度曲線４０３と、が関連付けられて示されている。
【００４０】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とを併用した場合、バイパス回路７の発熱による温度は図４の温度曲線４０３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７に分散される。すなわち、回生エネルギーをセカンドストレージ５に蓄電する際に発生するＤＣ−ＤＣコンバータ３の局所的な発熱を抑制することができる。
【００４１】
従って、図３のＢに示すように効率よく蓄電することで、回生エネルギーの損失が小さくなって発熱量が減り、且つ図４に示すように発熱源を分散させることで、回生量を全体的に増やすことができる。
【００４２】
すなわち、回生時に常にＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを用いた回生エネルギー蓄電システムでは、回生時に常にＤＣ−ＤＣコンバータ３が発熱することによりＤＣ−ＤＣコンバータ３を停止させる場合がある。一方、本願発明のように回生時にＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７とを併用させる場合、回生エネルギーの損失が小さくなると効率がよくなってＤＣ−ＤＣコンバータ３の発熱量が減り、且つＤＣ−ＤＣコンバータの局所的な発熱を抑制することができるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ３が停止することを抑制できる。
【００４３】
つまり、回生時にＤＣ−ＤＣコンバータ３のみを使う場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ３は損失が大きいので差分Ｖｓが大きい間の短時間しか大電流を流せない。しかし、本件発明では、差分Ｖｓが大きい間の短時間に大電流を流したのち、差分Ｖｓが電圧Ｖ１になるとＤＣ−ＤＣコンバータ３よりも損失が小さいバイパス回路７を介して大電流を流し続けることができる。従って、回生エネルギーをセカンドストレージ５に短時間で蓄電をすることができ、回生量を強化できる。
【００４４】
なお、上記ではバッテリ２からＤＣ−ＤＣコンバータ３及びバイパス回路７を介してセカンドストレージ５に回生エネルギーを蓄電する説明をしたが、逆に、セカンドストレージ５からＤＣ−ＤＣコンバータ３とバイパス回路７を介して、オルタネータ１及びバッテリ２側の回路へ出力してもよい。また、バイパス回路７のスイッチ素子Ｓ５あるいはスイッチ素子Ｓ６をダイオードに置き換える場合には、カソードがバッテリ２に向くように構成する。
【００４５】
また、本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  オルタネータ
２  バッテリ
３  ＤＣ−ＤＣコンバータ
４  電流検出部
５  セカンドストレージ
６  制御部
７  バイパス回路
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６  スイッチ素子
Ｌ  コイル
【図１】
0006414008.tif 000002
【図２】
0006414008.tif 000003
【図３】
0006414008.tif 000004
【図４】
0006414008.tif 000005