(57)【要約】【課題】放電用抵抗を備えることなく平滑用のコンデンサを放電させることが可能な多出力電源システム及びそのコンデンサの放電方法を提供することを目的とする。【解決手段】制御回路２は、リレー３８をオフし、電圧変換回路３７を動作させることによりコンデンサ３５に蓄積された電荷をコンデンサ３１に移動させると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４の出力電圧がバッテリ３３の電圧よりも高くなるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３４を動作させることによりコンデンサ３１に蓄積された電荷をバッテリ３３に移動させる。【選択図】図１
2007143220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑用の第１のコンデンサと、
前記第１のコンデンサを介して第１のバッテリから得られる電力を降圧し第２のバッテリを充電する一方向電圧変換回路と、
前記第１のコンデンサを介して前記第１のバッテリから得られる電力を昇圧しモータ駆動用のインバータに供給する双方向電圧変換回路と、
前記双方向電圧変換回路と前記インバータとの間に設けられる平滑用の第２のコンデンサと、
前記第１のバッテリと前記第１のコンデンサとの間に設けられるリレーと、
前記一方向電圧変換回路、前記双方向電圧変換回路、及び前記リレーのそれぞれの動作を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記第１のコンデンサ及び第２のコンデンサにそれぞれ蓄積された電荷を放出させる場合、前記リレーをオフし、前記双方向電圧変換回路を動作させることにより前記第２のコンデンサに蓄積された電荷を前記第１のコンデンサに移動させると共に、前記一方向電圧変換回路の出力電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも高くなるように前記一方向電圧変換回路を動作させることにより前記第１のコンデンサに蓄積された電荷を前記第２のバッテリに移動させる、
ことを特徴とする多出力電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の多出力電源システムであって、
前記制御回路は、前記第２のコンデンサから前記第１のコンデンサへの電荷の移動時、前記双方向電圧変換回路に降圧動作を行わせる、
ことを特徴とする多出力電源システム。
【請求項３】
第１のコンデンサを介して第１のバッテリから得られる電力を降圧し第２のバッテリを充電する一方向電圧変換回路と、前記第１のコンデンサを介して前記第１のバッテリから得られる電力を昇圧し第２のコンデンサを介してモータ駆動用のインバータに供給する双方向電圧変換回路と、前記第１のバッテリと前記第１のコンデンサとの間に設けられるリレーとを備える多出力電源システムにおけるコンデンサの放電方法であって、
前記第１のコンデンサ及び第２のコンデンサにそれぞれ蓄積された電荷を放出する場合、前記リレーをオフし、
前記双方向電圧変換回路を動作させることにより前記第２のコンデンサに蓄積された電荷を前記第１のコンデンサに移動させると共に、前記一方向電圧変換回路の出力電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも高くなるように前記一方向電圧変換回路を動作させることにより前記第１のコンデンサに蓄積された電荷を前記第２のバッテリに移動させる、
ことを特徴とする多出力電源システムにおけるコンデンサの放電方法。
【請求項４】
請求項３に記載の多出力電源システムにおけるコンデンサの放電方法であって、
前記第２のコンデンサから前記第１のコンデンサへの電荷の移動時、前記双方向電圧変換回路に降圧動作を行わせる、
ことを特徴とする多出力電源システムにおけるコンデンサの放電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの電源から複数の出力を得る多出力電源システムに関し、特に、多出力電源システムに設けられる平滑用コンデンサの放電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、既存の多出力電源システムを示す図である。
図３に示す多出力電源システム３０は、平滑用のコンデンサ３１と、コンデンサ３１を介してバッテリ３２から得られる電力を降圧しバッテリ３３を充電するＤＣ−ＤＣコンバータ３４と、コンデンサ３１を介してバッテリ３２から得られる電力を昇圧しモータ駆動用のインバータ３６に供給する電圧変換回路３７と、電圧変換回路３７とインバータ３６との間に設けられる平滑用のコンデンサ３５と、バッテリ３２とコンデンサ３１との間に設けられるリレー３８とを備えて構成されている。また、電圧変換回路３７は、スイッチング素子３９、４０と、スイッチング素子３９のエミッタとスイッチング素子４０のコレクタの接続点とコンデンサ３１との間に設けられるコイル４１とにより構成されている。なお、スイッチング素子３９、４０は、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とする。
【０００３】
この多出力電源システム３０は、例えば、電気自動車などに搭載されるＨＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）システムに適用することができ、バッテリ３２によりバッテリ３３を充電しつつバッテリ３２から得られる電力を車両用モータのインバータ３６にも供給するように構成してもよい（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、上記多出力電源システム３０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４及び電圧変換回路３７が停止し、バッテリ３３の充電及びインバータ３６への電力供給が終了すると、リレー３８がオフし、コンデンサ３１及びコンデンサ３５にそれぞれ残っている電荷がコンデンサ３５とインバータ３６との間に設けられる放電用抵抗４２により放出される構成になっている。
【特許文献１】特開平１０−２４８２６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記多出力電源システム３０では、バッテリ３３の充電及びインバータ３６への電力供給が終了する度に、コンデンサ３１及びコンデンサ３５にそれぞれ蓄積された電荷が放電用抵抗４２により放出されるため、エネルギーのロスが発生するという問題がある。
【０００６】
また、上記多出力電源システム３０は、放電用抵抗４２を備えるため、回路規模やコストが増大するという問題がある。
そこで、本発明では、放電用抵抗を備えることなく平滑用のコンデンサを放電させることが可能な多出力電源システム及びそのコンデンサの放電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の多出力電源システムは、平滑用の第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサを介して第１のバッテリから得られる電力を降圧し第２のバッテリを充電する一方向電圧変換回路と、前記第１のコンデンサを介して前記第１のバッテリから得られる電力を昇圧しモータ駆動用のインバータに供給する双方向電圧変換回路と、前記双方向電圧変換回路と前記インバータとの間に設けられる平滑用の第２のコンデンサと、前記第１のバッテリと前記第１のコンデンサとの間に設けられるリレーと、前記一方向電圧変換回路、前記双方向電圧変換回路、及び前記リレーのそれぞれの動作を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記第１のコンデンサ及び第２のコンデンサにそれぞれ蓄積された電荷を放出させる場合、前記リレーをオフし、前記双方向電圧変換回路を動作させることにより前記第２のコンデンサに蓄積された電荷を前記第１のコンデンサに移動させると共に、前記一方向電圧変換回路の出力電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも高くなるように前記一方向電圧変換回路を動作させることにより前記第１のコンデンサに蓄積された電荷を前記第２のバッテリに移動させることを特徴とする。
【０００８】
これにより、放電用抵抗を備えることなく第１及び第２のコンデンサをそれぞれ放電させることができるので、放電用抵抗を備えることにより生じる回路規模やコストの増大をなくすことができる。
【０００９】
また、第１及び第２のコンデンサにそれぞれ蓄積された電荷を第２のバッテリに回収することができるので、放電用抵抗を備える場合に比べて、エネルギーロスを低減することができる。
【００１０】
また、上記制御回路は、前記第２のコンデンサから前記第１のコンデンサへの電荷の移動時、前記双方向電圧変換回路に降圧動作を行わせるように構成してもよい。
また、本発明の多出力電源システムにおけるコンデンサの放電方法は、第１のコンデンサを介して第１のバッテリから得られる電力を降圧し第２のバッテリを充電する一方向電圧変換回路と、前記第１のコンデンサを介して前記第１のバッテリから得られる電力を昇圧し第２のコンデンサを介してモータ駆動用のインバータに供給する双方向電圧変換回路と、前記第１のバッテリと前記第１のコンデンサとの間に設けられるリレーとを備える多出力電源システムにおけるコンデンサの放電方法であって、前記第１のコンデンサ及び第２のコンデンサにそれぞれ蓄積された電荷を放出する場合、前記リレーをオフし、前記双方向電圧変換回路を動作させることにより前記第２のコンデンサに蓄積された電荷を前記第１のコンデンサに移動させると共に、前記一方向電圧変換回路の出力電圧が前記第２のバッテリの電圧よりも高くなるように前記一方向電圧変換回路を動作させることにより前記第１のコンデンサに蓄積された電荷を前記第２のバッテリに移動させることを特徴とする。
【００１１】
また、上記多出力電源システムにおけるコンデンサの放電方法は、前記第２のコンデンサから前記第１のコンデンサへの電荷の移動時、前記双方向電圧変換回路に降圧動作を行わせてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多出力電源システムに放電用抵抗を備えることなく平滑用のコンデンサを放電させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態の多出力電源システムを示す図である。なお、図３と同じ構成には同じ符号を付している。
【００１４】
図１（ａ）に示す多出力電源システム１は、平滑用のコンデンサ３１（第１のコンデンサ）と、コンデンサ３１を介してバッテリ３２（第１のバッテリ）から得られる電力を降圧しバッテリ３３（第２のバッテリ）を充電するＤＣ−ＤＣコンバータ３４（一方向電圧変換回路）と、コンデンサ３１を介してバッテリ３２から得られる電力を昇圧しモータ駆動用のインバータ３６に供給する電圧変換回路３７（双方向電圧変換回路）と、電圧変換回路３７とインバータ３６との間に設けられる平滑用のコンデンサ３５（第２のコンデンサ）と、バッテリ３２とコンデンサ３１との間に設けられるリレー３８と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４、電圧変換回路３７、及びリレー３８のそれぞれの動作を制御する制御回路２と、バッテリ３３の電圧を検出する電圧検出器３とを備えて構成されている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４は、絶縁型でも非絶縁型でもよい。
【００１５】
図１（ｂ）は、絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータ３４の一例を示す図である。
図１（ｂ）に示すＤＣ−ＤＣコンバータ３４は、カスケード接続された２組のスイッチング素子（３４−１ａ、３４−１ｂ及び３４−１ｃ、３４−１ｄ）が互いに並列に接続されて構成されるブリッジ回路３４−１と、ブリッジ回路３４−１の２組のスイッチング素子の各接続点が１次側コイルと接続されるトランス３４−２と、トランス３４−２の２次側コイルと接続されるダイオード（３４−３ａ、３４−３ｂ）と、ダイオード３４−３と接続されるコンデンサ３４−４及びインダクタ３４−５とを備えて構成されている。
【００１６】
このような構成の多出力電源システム１において、通常の動作モードのとき（バッテリ３２でバッテリ３３を充電するとき）の制御回路２の動作について説明する。
まず、制御回路２は、リレー３８をオンする。
【００１７】
次に、制御回路２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４のスイッチング素子３４−１ａ、３４−１ｄとスイッチング素子３４−１ｂ、３４−１ｃとをそれぞれ交互にオン、オフさせることによりバッテリ３２の直流電力を交流に変換し、その交流電力をダイオード３４−３ａ、３４−３ｂで整流すると共にインダクタ３４−５とコンデンサ３４−４で平滑化することにより直流電力に変換しバッテリ３３を充電する。このとき、制御回路２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４の出力電圧が電圧検出器３で検出される電圧Ｖよりも高くなるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３４のスイッチング素子３４−１ａ〜３４−１ｄを制御する。
【００１８】
また、制御回路２は、スイッチング素子４０をオン、オフさせることによりコンデンサ３１を介してバッテリ３２から得られる電力を昇圧させてコンデンサ３５を介してインバータ３６に供給する。例えば、スイッチング素子４０をオンさせると、コイル４１にエネルギーが蓄積し、スイッチング素子４０をオフさせると、コイル４１に蓄積されたエネルギーがスイッチング素子３９を介してコンデンサ３５に放出されコンデンサ３５に電荷が蓄積される。すなわち、制御回路２は、通常の動作モードのとき、スイッチング素子４０を制御するＰＷＭ信号のデューティを調整することにより電圧変換回路３７に昇圧動作を行わせる。このときスイッチング素子３９を制御する必要はないが、コイル４１にエネルギーを蓄積する時にオフし、放出する時にオンしても良い。
【００１９】
次に、回生モードに入ったとき（コンデンサ３５からコンデンサ３１へ電荷を移動させると共に、コンデンサ３１からバッテリ３３へ電荷を移動させるとき）の制御回路２の動作について説明する。
【００２０】
図２は、回生モードに入ったときの制御回路２の動作を示すフローチャートである。なお、例えば、バッテリ３３で駆動する装置及びインバータ３６で駆動する車両用モータを停止させるための操作がユーザにより行われると、回生モードに入るように構成してもよい。また、ユーザの操作によりコンデンサ３１及びコンデンサ３５にそれぞれ蓄積された電荷を放出させる旨の指示が制御回路２に与えられると、回生モードに入るように構成してもよい。
【００２１】
まず、ステップＳ１において、制御回路２は、リレー３８をオフする。
次に、ステップＳ２において、制御回路２は、電圧変換回路３７を動作させてコンデンサ３５に蓄積された電荷をコンデンサ３１に移動させると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４の出力電圧が電圧検出器３で検出される電圧Ｖよりも高くなるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３４を動作させてコンデンサ３１に蓄積された電荷をバッテリ３３に移動させる。例えば、スイッチング素子３９をオンさせると、コンデンサ３５に蓄積された電荷がスイッチング素子３９を介してコイル４１に放出されコイル４１にエネルギーが蓄積される。スイッチング素子３９をオフさせると、コイル４１に蓄積されたエネルギーが放出されコンデンサ３１に電荷が蓄積される。すなわち、制御回路２は、コンデンサ３５に蓄積された電荷をコンデンサ３１に移動させる場合、スイッチング素子３９を制御するＰＷＭ信号のデューティを調整することにより電圧変換回路３７に降圧動作を行わせる。このときスイッチング素子４０を制御する必要はないが、コイル４１にエネルギーを蓄積する時にオフし、放出する時にオンしても良い。なお、コンデンサ３１に蓄積された電荷をバッテリ３３に移動させる場合の制御回路２の動作は、上述した通常の動作モードのときの制御回路２の動作と同じであるが、コンデンサ３１の両端電圧の変動に応じてスイッチングデューティを変更している。
【００２２】
例えば、多出力電源システム１において、２００〜３００Ｖの高圧のバッテリ３２から出力される電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ３４により１４〜１５Ｖの電圧に降圧し１２Ｖの低圧のバッテリ３３を充電させると共に、バッテリ３２から出力される電圧を電圧変換回路３７により５００〜６００Ｖの電圧に昇圧させて車両用モータのインバータ３６に出力させる場合で、かつ、回生モードに入った場合、制御回路２は、電圧変換回路３７のスイッチング素子３９をオン、オフさせることにより電圧変換回路３７へ入力される電圧を６０〜２００Ｖの電圧に降圧させると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４のスイッチング素子３４−１ａ、３４−１ｄ及びスイッチング素子３４−１ｂ、３４−１ｃを交互にオン、オフさせることによりＤＣ−ＤＣコンバータ３４へ入力される電圧を１４〜１５Ｖの電圧に降圧させる。なお、制御回路２は、回生モードに入った後、コンデンサ３１の電圧が所定値（例えば、１５Ｖ又はバッテリ３３の充電電圧）以下となると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４及び電圧変換回路３７を停止させるように構成してもよい。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ３４の制御は通常の動作モードでは上記の例の様に２００〜３００Ｖを１４〜１５Ｖに変換する動作をするが、回生モードではコンデンサ３１は高圧バッテリ３２からリレー３８によって切り離される為、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４への入力電圧であるコンデンサ３１の両端電圧は回生動作によって変動する。つまりＤＣ−ＤＣコンバータ３４は高圧バッテリ３２の電圧より低下したコンデンサ３１の両端電圧をも１４〜１５Ｖに変換する。
【００２４】
このように、制御回路２は、まず、リレー３８をオフし、次に、電圧変換回路３７を動作させることによりコンデンサ３５に蓄積された電荷をコンデンサ３１に移動させると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４の出力電圧が電圧検出器３で検出される電圧Ｖよりも高くなるようにＤＣ−ＤＣコンバータ３４を動作させることによりコンデンサ３１に蓄積された電荷をバッテリ３３に移動させているので、放電用抵抗を備えることなくコンデンサ３１及びコンデンサ３５を放電させることができる。これにより、放電用抵抗を備えることにより生じる回路規模やコストの増大をなくすことができる。
【００２５】
また、コンデンサ３１及びコンデンサ３５にそれぞれ蓄積された電荷をバッテリ３３に回収することができるので、放電用抵抗を備える場合に比べて、エネルギーロスを低減することができる。
【００２６】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４及び電圧変換回路３７をそれぞれ動作させるだけで、コンデンサ３１及びコンデンサ３５にそれぞれ蓄積された電荷を放出することができるので、コンデンサ３１及びコンデンサ３５の電荷放出用の追加部品が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態の多出力電源システムを示す図である。（ｂ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータの一例を示す図である。
【図２】制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図３】既存の多出力電源システムを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１        多出力電源システム
２        制御回路
３        電圧検出器
３０        多出力電源システム
３１、３５  コンデンサ
３２、３３  バッテリ
３４        ＤＣ−ＤＣコンバータ
３６        インバータ
３７        電圧変換回路
３８        リレー
３９、４０  スイッチング素子
４１        コイル
４２        放電用抵抗
【図１】
2007143220.tif 000003
【図２】
2007143220.tif 000004
【図３】
2007143220.tif 000005