DE112016000426B4 - Energieumwandlungseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Energieumwandlungseinrichtung, die Folgendes aufweist:- einen Wechselrichter (4) zum Antreiben des Motor-Generators (5),- eine erste elektrische Speichereinrichtung (1) zum Zuführen von Energie an elektrische Komponenten (2),- einen ersten DC/DC-Umsetzer (3) zum Verbinden des DC-Busses (4DCB) des Wechselrichters (4) mit der ersten elektrischen Speichereinrichtung (1),- eine Mehrzahl von elektrisch isolierten zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8),- einen zweiten DC/DC-Umsetzer (6), der die Mehrzahl von elektrisch isolierten zweiten Energiespeichereinrichtungen (7, 8) als Eingangs-Energiequelle verwendet, und- eine Steuerungseinrichtung (9) zum Steuern des Motor-Generators (5), des ersten DC/DC-Umsetzers (3) und des zweiten DC/DC-Umsetzers (6); wobei der zweite DC/DC-Umsetzer (6) eine erste Halbbrücke und eine zweite Halbbrücke aufweist,wobei die erste Halbbrücke ein erstes Schaltelement (61c) und ein zweites Schaltelement (61d) aufweist, die zueinander in Reihe geschaltet sind, und zwischen die Anschlüsse von einer der Mehrzahl von zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8) geschaltet ist,wobei die zweite Halbbrücke ein drittes Schaltelement (61 f) und ein viertes Schaltelement (61g) aufweist, die zueinander in Reihe geschaltet sind, und zwischen die Anschlüsse der anderen zweiten elektrischen Speichereinrichtung (7, 8) geschaltet ist,wobei ein Verbindungspunkt des dritten Schaltelements (61f) und des vierten Schaltelements (61g) der zweiten Halbbrücke mit der ersten Halbbrücke verbunden ist,wobei ein Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schaltelement (61c) und dem zweiten Schaltelement (61d) der ersten Halbbrücke mit dem DC-Bus (4DCB) über das Glättungselement (61a) verbunden ist, das von der ersten Halbbrücke und der zweiten Halbbrücke gemeinsam genutzt wird, undwobei die Steuerungseinrichtung (9) selektiv unter der Mehrzahl von elektrisch isolierten zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8) umschaltet, indem sie das Schalten der Schaltelemente von jeder von der ersten Halbbrücke und der zweiten Halbbrücke durch Steuern der Ausgabe des zweiten DC/DC-Umsetzers (6) steuert, wobei die Spannung des DC-Busses (4DCB) im ersten Steuerungszustand niedriger ist als die Spannung des DC-Busses (4DCB) im zweiten Steuerungszustand.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieumwandlungseinrichtung, die einen Wechselrichter aufweist, zum Antreiben eines Motor-Generators, einen DC/DC-Umsetzer, der mit einem DC-Bus des Wechselrichters verbunden ist, und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des Wechselrichters und des DC/DC-Umsetzers.
  • Stand der Technik
  • In jüngster Zeit ist eine Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit in Automobilen hinsichtlich des Hintergrunds von Umwelt- und Ressourcenproblemen stärker notwendig geworden. Als eine Technologie, um dies zu verwirklichen, breiten sich Hybridfahrzeuge mit einem elektrischen Antriebsstrang-System schnell aus, das zu dem auf dem herkömmlichen Verbrennungsmotor basierenden Antriebsstrang-System hinzugefügt wird.
  • Ein Verbrennungsmotor, ein Motor-Generator, eine Hochspannungsbatterie, ein Wechselrichter, eine Niederspannungsbatterie (eine 14 V-Bleibatterie), ein Abwärtswandlungs-DC/DC-Umsetzer und eine 14 V-basierte elektrische Ausrüstung sowie eine ECU werden als ein Grund-Antriebsstrang-System eines Hybridfahrzeugs zusammengebaut.
  • Um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit soweit wie möglich zu verbessern, ist es notwendig, viel Rückgewinnungsenergie beim Verlangsamen zu sammeln, wobei die Rückgewinnungsenergie beim Verlangsamen in kurzer Zeit zu einer Hochspannung wird und von einer Niederspannungsbatterie (einer 14V -Bleibatterie) nicht angenommen werden kann.
  • In diesem Zusammenhang werden folgende Maßnahmen ergriffen: Die erzeugte Spannung des Motor-Generators wird erhöht, eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie, die eine Elektrizitäts-Speichereinrichtung mit guter Fähigkeit zum schnellen Laden und Entladen ist, wird als eine Hochspannungsbatterie verwendet, und es wird ein Antriebsstrang-System verwendet, bei dem eine Hochspannungsbatterie zu einem DC-Bus eines Wechselrichters hinzugefügt. Dies ist in der Patentliteratur 1 offenbart.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der Patentliteratur 1 gilt Folgendes: Während der Verlangsamungsrückgewinnung nimmt die DC-Busspannung des Wechselrichters einen hohen Wert an, und obwohl es möglich ist, den Energierückgewinnungswert positiv zu erhöhen, gilt Folgendes: Da die DC-Busspannung auf einer hohen Spannung verbleibt, nehmen in einem starken Lastzustand, in welchem die von den 14 V-basierten elektrischen Komponenten verlangte Leistung hoch ist, die Erzeugungsverluste zu, die mit der Energieumwandlung des Abwärtswandlungs-DC/DC-Umsetzers einhergehen, und es besteht das Problem, das zu einer Zunahme der Größe des Abwärtswandlungs-DC/DC-Umsetzers führt.
  • Wenn der Motor aus dem Leerlauf-Anhaltezustand neu gestartet wird, indem der Motor-Generator verwendet wird (nachfolgend als Motor-Generator-Start bezeichnet), gilt ferner Folgendes: Falls die DC-Busspannung auf einer hohen Spannung verbleibt, nehmen, da der Strom, der durch den Motor-Generator fließt, begrenzt ist, die Erzeugungsverluste zu, die mit der Energieumwandlung im Wechselrichter zusammenhängen, und es ergibt sich auch das Problem, das zu einer Zunahme der Größe und Kosten führt, wenn das Kühlvermögen des Wechselrichters verbessert wird.
  • Obwohl die Elektrizitäts-Speichereinrichtung eine CMU (Zellenüberwachungseinheit) aufweist, um Variationen im Ladezustand zwischen den Elektrizitäts-Speichereinrichtungen zu steuern, ist außerdem die Zeit, die zum Korrigieren der Variationen des Ladezustands benötigt wird (die Zellengleichgewichtsfunktion) mindestens einige Stunden auf gleichem Level, und es besteht bisher außerdem ein dahingehendes Problem, dass die Zellengleichgewichtsfunktion nicht in Echtzeit durchgeführt werden kann.
  • Aus der Patentliteratur 2 ist eine Stromversorgungssystem für Fahrzeuge bekannt, das Folgendes aufweist: einen von einem Motor angetriebenen Generator zum Erzeugen von Wechselstrom; einen Gleichrichter zum Gleichrichten des von dem Generator erzeugten Wechselstroms in Gleichstrom zur Abgabe an eine Stromerzeugungs-Busleitung; eine Batterie zum Zuführen von Strom zu einer bordeigenen Last über eine Batterie-Busleitung; eine elektrische Speichereinrichtung zum Speichern von Stromerzeugungs-Leistung von dem Generator; einen ersten DC/DC-Wandler, der an dem einen Anschluss mit der Stromerzeugungs-Busleitung verbunden ist und an dem anderen Anschluss mit der Batterie-Busleitung verbunden ist, zum derartigen Steuern der Spannung der Stromerzeugungs-Busleitung, dass diese auf einem vorbestimmten Spannungszielwert gehalten wird; einen zweiten DC/DC-Wandler vom Stromsteuer-Typ, der an dem einen Anschluss mit der Stromerzeugungs-Busleitung verbunden ist und an dem anderen Anschluss mit der elektrischen Speichereinrichtung verbunden ist, zum derartigen Steuern des Eingangs- oder Ausgangsstroms, dass dieser auf einem vorbestimmten Stromzielwert gehalten wird; und eine Steuerschaltung zum Steuern des Generators, des ersten DC/DC-Wandlers und des zweiten DC/DC-Wandlers, wobei die Steuerschaltung den Stromzielwert des zweiten DC/DC-Wandlers auf der Basis von mindestens einem Parameter der Spannung der Stromerzeugungs-Busleitung und der Spannung der Batterie-Busleitung vorgibt und den Eingangs- oder Ausgangsstrom des zweiten DC/DC-Wandlers derart steuert, dass dieser auf dem Stromzielwert gehalten wird; und wobei die Stromerzeugungs-Leistung des Generators in Abhängigkeit von einem Spannungswert der elektrischen Speichereinrichtung gesteuert wird, wenn ein Ladevorgang oder Entladevorgang der elektrischen Speichereinrichtung ausgeführt wird.
  • Ferner beschreibt die Patentliteratur 3 ein weiteres Stromversrgungssystem für ein Fahrzeug mit einem ersten DC/DC-Umsetzer, der als ein solcher vom Konstantspannung-Regelungstyp ausgebildet ist und derart angesteuert wird, dass er die Spannung am Elektroenergie-Erzeugungs-Bus auf einem festgelegten Sollwert hält. Ein zweiter DC/DC-Umsetzer ist ein solcher vom Konstantstrom-Regelungstyp und wird derart angesteuert, dass er den Eingangsstrom oder den Ausgangsstrom auf einem festgelegten Sollwert hält. Eine Steuerschaltung ermittelt einen optimalen Sollwert Va* der Spannung am Elektroenergie-Erzeugungs-Bus, und zwar auf der Basis von verschiedenen Algorithmen und in Abhängigkeit von allen oder einigen der Modi A bis C, die durch den Lade-/Entladezustand einer zweiten elektrischen Speichereinrichtung eingeteilt werden, und steuert den ersten DC/DC-Umsetzer derart an, dass die Spannung Va am Elektroenergie-Erzeugungs-Bus den ermittelten optimalen Sollwert Va* annimmt.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Energieumwandlungseinrichtung anzugeben und dabei Verluste in Wechselrichtern und Abwärtswandlungs-DC/DC-Umsetzern zu verringern und Wechselrichter und Abwärtswandlungs-DC/DC-Umsetzer in ihrer Größe zu verringern.
  • Lösung des Problems
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einer Energieumwandlungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Energieumwandlungseinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 14 angegeben.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Eine Energieumwandlungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt einen Wechselrichter zum Antreiben eines Motor-Generators, einen ersten DC/DC-Umsetzer, der mit einem DC-Bus des Wechselrichters verbunden ist, einen zweiten DC/DC-Umsetzer zum Variieren der Spannung des DC-Busses, und eine Steuerungseinrichtung, die den Motor, den ersten DC/DC-Umsetzer und den zweiten DC/DC-Umsetzer steuert, wobei durch ein Ansteuern des zweiten DC/DC-Umsetzers die Spannung des DC-Busses im ersten Steuerungszustand höher eingestellt wird als die Spannung des DC-Busses im zweiten Steuerungszustand, indem die Spannung des DC-Busses zu einer geeigneten Zeit niedrig gehalten wird, so dass die Verluste in dem Wechselrichter und in dem ersten DC/DC-Umsetzer verringert werden können. Dadurch ist es möglich, den Wechselrichter und den ersten DC/DC-Umsetzer in der Größe zu verringern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • 1 ist ein Block-Konfigurationsdiagramm, das eine Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ist ein Steuerungs-Ablaufdiagramm, das eine Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist ein Diagramm, das schematisch die Relation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer DC-Busspannung (pulsartig) eines Wechselrichters in der Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 5 ist ein Diagramm, das schematisch die Relation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer DC-Busspannung (stufenweise) eines Wechselrichters in der Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 6 ist ein Diagramm, das schematisch die Relation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der DC-Busspannung (Rampenform) des Wechselrichters in der Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 7 ist ein Diagramm, das schematisch die Relation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer DC-Busspannung (Rampenform) eines Wechselrichters in einer Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 8 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 9 ist ein Schaltungsdiagramm einer Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Erste Ausführungsform
  • Ein Beispiel einer Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer Energieumwandlungseinrichtung, welchem eine repräsentative Schaltung jedes Blocks hinzugefügt ist, und 3 zeigt ein Steuerungs-Ablaufdiagramm in jedem Fahrzeug-Steuerungszustand.
  • Zunächst wird das Blockdiagramm gemäß 1 beschrieben. Als elektrische Speichereinrichtung werden zwei Arten von elektrischen Speichereinrichtungen mit unterschiedlichen Spannungen und elektrischen Eigenschaften, wie z. B. die erste elektrische Speichereinrichtung 1 (beispielsweise eine Bleibatterie) und eine Mehrzahl von zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 (beispielsweise eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Lithium-Ionen-Batterie usw.) verwendet.
  • Jede der Ausgangsspannungen der zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 (beispielsweise eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Lithium-Ionen-Batterie usw.) ist höher als die Ausgangsspannung der ersten elektrischen Speichereinrichtung 1 (beispielsweise eine Bleibatterie). Ferner haben die zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 (beispielsweise eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Lithium-Ionen-Batterie usw.) und die erste elektrische Speichereinrichtung 1 (beispielsweise eine Bleibatterie) unterschiedliche elektrische Eigenschaften, wie wohlbekannt ist.
  • Wie in 1 gezeigt, ist die erste elektrische Speichereinrichtung 1 parallel zu Verbindungsleitungen von Anschlüssen 2a und 2b einer elektrischen Komponente 2 an Bord des Fahrzeugs und Anschlüssen 3c und 3d eines ersten DC/DC-Umsetzers 3 geschaltet.
  • Die Anschlüsse 3a und 3b des ersten DC/DC-Umsetzers 3 und die Anschlüsse 4a und 4b eines Wechselrichters 4 und die Anschlüsse 6a und 6b eines zweiten DC/DC-Umsetzers 6 sind jeweils so angeschlossen, wie anschaulich in 1 gezeigt. Ferner wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass die Verbindungsleitung zum Verbinden eines DC-seitigen Anschlusses 4a des Wechselrichters 4 und eines wechselrichterseitigen Anschlusses 3a des ersten DC/DC-Umsetzers 3 sowie die Verbindungsleitung, die einen DC-seitigen Anschluss 4b des Wechselrichters 4 mit dem wechselrichterseitigen Anschluss 3b des ersten DC/DC-Umsetzers 3 verbindet, ein DC-Bus des Wechselrichters 4 sind.
  • AC-seitige Anschlüsse 4c, 4d und 4e des Wechselrichters 4 sind jeweils mit den Anschlüssen 5a, 5b und 5c eines Motor-Generators (M/G) 5 verbunden, wie anschaulich in 1 gezeigt.
  • Die Ausgangsanschlüsse 7a und 7b der zweiten elektrischen Speichereinrichtung 7 sind jeweils mit eingangsseitigen Anschlüssen 6c und 6d eines zweiten DC/DC-Umsetzers 6 verbunden, wie anschaulich in 1 gezeigt.
  • Wie anschaulich in 1 gezeigt, sind die Ausgangsanschlüsse 8a und 8b der zweiten elektrischen Speichereinrichtung 8 jeweils mit eingangsseitigen Anschlüssen 6e und 6f des zweiten DC/DC-Umsetzers 6 verbunden. Das heißt, der zweite DC/DC-Umsetzer 6 wird von den Anschlüssen 6c und 6d auf der Eingangsseite bereitgestellt, welchen elektrische Energie von einer der zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 der zwei zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 zugeführt wird, und den eingangsseitigen Anschlüssen 6e und 6f, welchen elektrische Energie von der anderen elektrischen Speichereinrichtung 8 der zwei zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 zugeführt wird.
  • Mit anderen Worten: Der zweite DC/DC-Umsetzer 6 ist mit einer Anzahl von eingangsseitigen Anschlusspaaren versehen, gemäß der Anzahl der zweiten elektrischen Speichereinrichtungen.
  • Jeder von dem ersten DC/DC-Umsetzer 3, dem Wechselrichter 4 und dem zweiten DC/DC-Umsetzer 6 hat eine solche Funktion, dass er so gesteuert wird, dass die jeweiligen Ausgänge von der Steuerungseinrichtung 9 verändert werden. Um jeden von dem ersten DC/DC-Umsetzer 3, dem Wechselrichter 4 und dem zweiten DC/DC-Umsetzer 6 in einen erforderlichen Betriebszustand zu bringen, gilt Folgendes: Damit die Steuerungseinrichtung 9 jeden von dem ersten DC/DC-Umsetzer 3, dem Wechselrichter 4 und dem zweiten DC/DC-Umsetzer 6 anweisen kann, ist der Anschluss 9a der Steuerungseinrichtung 9 mit dem Anschluss 4f des Wechselrichters 4 verbunden, der Anschluss 9b der Steuerungseinrichtung 9 ist mit dem Anschluss 3e des ersten DC/DC-Umsetzers 9 verbunden, und der Anschluss 9c der Steuerungseinrichtung 9 ist mit dem Anschluss 6g des zweiten DC/DC-Umsetzers 6 verbunden.
  • Der erste DC/DC-Umsetzer 3, der Wechselrichter 4 und der zweite DC/DC-Umsetzer 6 sind die Hauptbestandteile der Energieumwandlungseinrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
  • Die obige Beschreibung erläutert den Verbindungszustand zwischen den Komponenten.
  • Ein Beispiel der Funktion und des Betriebs in 2, die ein Beispiel für das Schaltungsdiagramm in jeder Komponente ist, wird nachstehend beschrieben.
  • Im Wechselrichter 4 sind der Source-Anschluss eines MOSFETs 41a und der Drain-Anschluss eines MOSFETs 41b miteinander verbunden, der Source-Anschluss des MOSFETs 41c und der Drain-Anschluss des MOSFETs 41d sind miteinander verbunden, und der Source-Anschluss eines MOSFETs 41e und der Drain-Anschluss eines MOSFETs 41f sind miteinander verbunden.
  • Der Drain-Anschluss des MOSFETs 41a, der Drain-Anschluss des MOSFETs 41c und der Drain-Anschluss des MOSFETs 41e sind verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 41b, der Source-Anschluss des MOSFETs 41d und der Source-Anschluss des MOSFETs 41f sind verbunden. Der Drain-Anschluss des MOSFETs 41a und ein Anschluss eines Glättungskondensators 41g sind jeweils mit dem Anschluss 4a verbunden.
  • Der Source-Anschluss des MOSFETs 41b und der andere Anschluss des Glättungskondensators 41g sind jeweils mit dem Anschluss 4b verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 41a und der Anschluss 4c sind verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 41c und der Anschluss 4d sind verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 41e und der Anschluss 4e sind verbunden.
  • Im ersten DC/DC-Umsetzer 3 sind der Source-Anschluss eines MOSFETs 31b und der Drain-Anschluss des MOSFETs 31c verbunden, und der Verbindungspunkt ist mit einem Anschluss einer Glättungsspule 31d verbunden. Der andere Anschluss der Glättungsspule 31d ist mit dem einen Anschluss eines Glättungskondensators 31e und dem Anschluss 3c verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 31c ist mit jeweils dem anderen Anschluss des Glättungskondensators 31e und einem Anschluss 3d verbunden.
  • Der Drain-Anschluss des MOSFETs 31b ist mit dem einen Anschluss eines Glättungskondensators 31a und dem Anschluss 3a verbunden. Der Drain-Anschluss des MOSFETs 31c ist mit dem anderen Anschluss des Glättungskondensators 31a und einem Anschluss 3b verbunden.
  • Im zweiten DC/DC-Umsetzer 6 sind der Source-Anschluss eines MOSFETs 61c und der Drain-Anschluss eines MOSFETs 61d verbunden, und der Verbindungspunkt ist mit einem Anschluss einer Glättungsspule 61b verbunden. Der Drain-Anschluss des MOSFETs 61c ist mit dem einen Anschluss eines Glättungskondensators 61e und einem Anschluss 6c verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 61d ist jeweils mit dem anderen Anschluss des Glättungskondensators 61e und einem Anschluss 6d verbunden. Wie in 2 dargestellt, sind der MOSFET 61c und der MOSFET 61d in Reihe geschaltet und bilden eine erste Halbbrücke.
  • Der Source-Anschluss eines MOSFETs 61f ist mit dem MOSFET 61g verbunden, und der Verbindungspunkt ist mit dem Source-Anschluss des MOSFETs 61d verbunden. Der Drain-Anschluss des MOSFETs 61f ist mit dem einen Anschluss eines Glättungskondensators 61h und einem Anschluss 6e verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 61g ist mit dem anderen Anschluss des Glättungskondensators 61h und einem Anschluss 6f verbunden.
  • Der andere Anschluss der Glättungsspule 61b ist mit einem Glättungskondensator 61a und einem Anschluss 6a verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 61g ist mit dem anderen Anschluss des Glättungskondensators 61a und einem Anschluss 6b verbunden. Wie in 2 dargestellt, sind der MOSFET 61f und der MOSFET 61g in Reihe geschaltet und bilden eine zweite Halbbrücke. Gemäß 2 werden die Glättungsspule 61b und der Glättungskondensator 61a von der ersten Halbbrücke und der zweiten Halbbrücke gemeinsam genutzt.
  • Der Anschluss 9a der Steuerungseinrichtung 9 zum Anweisen eines Betriebszustands, der für jede Komponente notwendig ist, ist mit dem Anschluss 4f des Wechselrichters 4 verbunden. Der Anschluss 9b ist mit dem Anschluss 3e des ersten DC/DC-Umsetzers 3 verbunden. Der Anschluss 9c ist mit dem Anschluss 6g des zweiten DC/DC-Umsetzers 6 verbunden. Der Anschluss 9d ist mit dem Anschluss 5d des Motor-Generators 5 verbunden. Der Anschluss 9e ist mit dem Anschluss 2c der elektrischen Komponente 2 an Bord des Fahrzeugs verbunden.
  • Wenn die obige Systemkonfiguration angenommen wird, setzt die Steuerungseinrichtung 9 einen Befehl des notwendigen Betriebszustands an jede Komponente ab, während sie den Betriebszustand für jede vorgenannte Komponente steuert, während sie das System überwacht.
  • 4 zeigt anschaulich und schematisch die Relation zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der DC-Busspannung des Wechselrichters. Ferner wird der Systembetrieb in jedem Fahrzeug-Steuerungszustand auf der Basis von 2 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • Ein Beispiel eines ersten Fahrzeug-Steuerungszustands (eines ersten Steuerungszustands) ist ein Steuerungszustand im Fall von „Motor-Generator-Start“ (Schritt ST2 in 3). Der Ausdruck „Motor-Generator-Start“ bezieht sich darauf, wenn der Motor-Generator (M/G) zum erneuten Starten des Motors aus einem Zustand (einem Leerlauf-Anhaltezustand) verwendet wird, in welchem der Motor in einem Zustand angehalten ist, wo das Fahrzeug in einem angehaltenen Zustand ist, beispielsweise infolge eines Wartens an einem Signal.
  • Im ersten Steuerungszustand sind der MOSFET 61c und der MOSFET 61g im zweiten DC/DC-Umsetzer 6 eingeschaltet und der MOSFET 61d und der MOSFET 61f sind ausgeschaltet, um die DC-Busspannung des Wechselrichters auf eine niedrige Spannung einzustellen (beispielsweise 14 V), so dass nur die zweite Momentan-Energiespeichereinrichtung 7 vom DC-Bus 4DCB des Wechselrichters 6 aus gesehen werden kann. Während der SOC (State Of Charge, Ladezustand) der ersten elektrischen Speichereinrichtung 7 überwacht wird, werden der MOSFET 61d und der MOSFET 61f eingeschaltet, und zwar zu einem Zeitpunkt, der niedriger als ein vorbestimmter SOC ist, und der MOSFET 61c und der MOSFET 61g werden ausgeschaltet.
  • Zu dem Zeitpunkt, in dem die zweite elektrische Speichereinrichtung 8 unterhalb des vorbestimmten SOC fällt, werden der MOSFET 61c und der MOSFET 61g eingeschaltet und der MOSFET 61d und der MOSFET 61f ausgeschaltet, und diese Vorgänge werden wiederholt.
  • Im Ergebnis werden die zweite Energiespeichereinrichtung 7 und die zweite Energiespeichereinrichtung 8 wechselweise an den DC-Bus 4DCB des Wechselrichters 6 angeschlossen, indem die Spannung des DC-Busses 4DCB auf eine niedrige Spannung (beispielsweise 12 V) eingestellt wird (Schritt ST3 in 3), wenn der Motor-Generator (M/G) 5 gestartet wird, ist es möglich, zu verhindern, dass ein übermäßiger Strom in dem Wechselrichter 4 und dem Motor-Generator (M/G) 5 fließt; eine Beschädigung des Wechselrichters 4 und des Motor-Generators (M/G) 5 kann daher vermieden werden.
  • Da außerdem die Spannung des DC-Busses 4DCB eine niedrige Spannung annimmt, können die Erzeugungsverluste in den MOSFETs 41a bis 41f des Wechselrichters 4 verringert werden, der Radiator des Wechselrichters 4 kann vereinfacht werden, und eine Verkleinerung des Wechselrichters 4 kann verwirklicht werden.
  • Ferner stellt herkömmlicherweise der SOC der zweiten elektrischen Speichereinrichtung 7 und der zweiten elektrischen Speichereinrichtung 8 das Spannungsgleichgewicht über mehrere Stunden hinweg ein. Bei der ersten Ausführungsform kann das Spannungsgleichgewicht in Inkrementen von einigen Sekunden eingestellt werden, gemäß dem SOC und der Energieladung und -entladung von jeder elektrischen Speichereinrichtung 7 und 8. Es ist möglich, die elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 zu verkleinern, ohne die zusätzliche Größe unter Berücksichtigung des Ungleichgewichts der Spannung einzustellen.
  • Wenn es möglich ist, einen Strom zuzuführen, der das Starterfordernis-Drehmoment mit dem Haltestrom des Wechselrichters 4 zuführen kann, und nur mittels der Impedanz des Motor-Generators (M/G) 5, indem der Motor-Generator 5 mit einer 180°-Energiebeaufschlagung in einigen wenigen Schaltanzahlen als Antriebsverfahren des Wechselrichters 4 angetrieben wird, können ferner die Halbleiterverluste der MOSFETs 41a bis 41f des Wechselrichters 4 stark verringert werden, und der Wechselrichter 4 kann verkleinert werden.
  • Selbst wenn der Wechselrichter 4 mittels PWM angetrieben wird, während die herkömmliche Busspannung in einem hohen konstanten Zustand ist, können ferner die Halbleiterverluste der MOSFETs 41a bis 41f des Wechselrichters 4 verringert werden, und der Wechselrichter 4 kann verkleinert werden.
  • Das Beispiel des zweiten Fahrzeug-Steuerungszustands (erster Steuerungszustand) ist der Fall des Steuerungszustands, wenn die „elektrische Komponente an Bord des Fahrzeugs auf einer hohen Belastung ist“ (Schritt ST4 in 3). Wie in dem Fall des ersten Fahrzeug-Steuerungszustands, der oben beschrieben ist, gilt Folgendes: Indem der zweite DC/DC-Umsetzer 6 betrieben wird, kann die Spannung des DC-Busses 4DCB auf eine niedrige Spannung eingestellt werden (Schritt ST3 in 3). Dann ist es möglich, die Erzeugungsverluste im ersten DC/DC-Umsetzer 3 zu verringern, und es ist möglich, den Radiator des ersten DC/DC-Umsetzers 3 zu vereinfachen, und die Verkleinerung des ersten DC/DC-Umsetzers 3 kann verwirklicht werden.
  • Ferner ist erläutert, dass im zweiten Fahrzeug-Steuerungszustand, der oben beschrieben ist, der Auftrittsverlust verringert wird, indem die Eingangsspannung des ersten DC/DC-Umsetzers 3 verringert wird. Wenn jedoch der MOSFET 31b des ersten DC/DC-Umsetzers 3 eingeschaltet ist und der MOSFET 31c ausgeschaltet ist, um die Energie zu der elektrischen Ausrüstung 2 an Bord des Fahrzeugs kontinuierlich zuzuführen, können die Erzeugungsverluste des ersten DC/DC-Umsetzers 3 stark verringert werden.
  • Indem die Erzeugungsverluste des ersten DC/DC-Umsetzers 3 verringert werden, ist es ferner möglich, den ersten DC/DC-Umsetzer 3 zu verkleinern.
  • Infolge einer Verringerung der Erzeugungsverluste des ersten DC/DC-Umsetzers 3 wird es beispielsweise möglich, eine herkömmliche Einstellung im Fahrzeuginneren (Installation des ersten DC/DC-Umsetzers 3 in der Fahrgastzelle) mit der Installation im Motorraum in einer Hochtemperaturumgebung (Installation des ersten DC/DC-Umsetzers 3 im Motorraum) in Einklang zu bringen. Es ist nämlich möglich, den Pfad (die Verdrahtung) eines großen Stroms (100 A bis 200 A) zwischen dem ersten DC/DC-Umsetzer 3 und der ersten elektrischen Speichereinrichtung 1 (installiert im Motorraum) zu verkürzen, und eine Energieeinsparung des Fahrzeugs kann verwirklicht werden, indem die Erzeugungsverluste bei der Verdrahtung verringert werden.
  • Ein Beispiel des dritten Fahrzeug-Steuerungszustands (des zweiten Steuerungszustands) ist der Fall des Steuerungszustands bei der „Verlangsamungsenergie-Rückgewinnung“ (Schritt ST5 in 3).
  • Zu diesem Zeitpunkt werden - im Gegensatz zu dem Betrieb in den ersten und zweiten Fahrzeug-Steuerungszuständen - der MOSFET 61c und der MOSFET 61f des zweiten DC/DC-Umsetzers 6 eingeschaltet; indem der MOSFET 61d und der MOSFET 61g ausgeschaltet werden, ist es möglich, die Spannung des DC-Busses 4DCB auf eine hohe Spannung einzustellen (z. B. 48 V) (Schritt ST6 in 3), und es ist möglich, die große Rückgewinnungsenergie beim Verlangsamen von dem Motor-Generator 5 an die ersten und zweiten elektrische Speichereinrichtungen 1, 7 und 8 positiv zurückzugewinnen.
  • Wenn die Verlangsamungsenergie abnimmt, gilt ferner Folgendes: Indem dafür gesorgt wird, dass der zweite DC/DC-Umsetzer 6 im oben beschriebenen ersten Fahrzeug-Steuerungszustand arbeitet, wird die Spannungsgleichgewicht-Einstellung in einigen Sekunden möglich, während der SOC von jeder der elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 berücksichtigt wird, ist es möglich, die elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 zu verkleinern, ohne die zusätzliche Größe unter Berücksichtigung des Ungleichgewichts der Spannung einzustellen.
  • Ein Beispiel des vierten Fahrzeug-Steuerungszustands (des zweiten Steuerungszustands) ist der Fall des Steuerungszustands in einer „Drehmomentassistenz“ (Schritt ST7 in 3). Wenn der zweite DC/DC-Umsetzer 6 so betrieben wird, dass die Spannung des DC-Busses 4DCB zunimmt (Schritt ST6 in 3) gilt in diesem Fall Folgendes: Wenn eine hohe elektrische Leistung dem Motor-Generator 5 zugeführt wird, um ein Drehmoment zu erzeugen und das Drehmoment an der Motorantriebswelle unterstützt wird, kann die Energieersparnis des Fahrzeugs verwirklicht werden, indem der Arbeitspunkt des Motors auf einen Punkt mit hoher Effizienz bewegt wird, um den Wert des zum Fahren erforderlichen Kraftstoffs zu verringern.
  • Außerdem ändert der zweite DC/DC-Umsetzer 6 die Spannung des DC-Busses 4DCB gemäß der Drehzahl des Motor-Generators 5, indem er die Steuerung von impulsartig aus dem in 4 gezeigten Beispiel in schrittweise ändert, wie in 5 gezeigt, die Erzeugungsverluste der MOSFETs 61c, 61d, 61f und 61g des zweiten DC/DC-Umsetzers können verringert werden.
  • Bei den dritten und vierten Fahrzeug-Steuerungszuständen gilt Folgendes: Wenn die Spannung des DC-Busses 4DCB auf eine pulsartige oder eine schrittweise geändert wird, wie in 4 oder 5 gezeigt, hat, da keine Schaltverluste im Schaltelement des zweiten DC/DC-Umsetzers auftreten, dieser niedrige Verluste, und er kann verkleinert werden.
  • Außerdem ist es herkömmlicherweise möglich, eine Anordnung in einer Umgebung unterzubringen, die höher als der Fahrgastraum ist, beispielsweise die Anordnung im Motorraum, durch Verringern der Verluste des ersten DC/DC-Umsetzers 3, der herkömmlich im Fahrgastraum angeordnet ist.
  • Wenn selektiv die Mehrzahl von zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 geladen und entladen werden, ist es möglich, den Ladezustand zwischen den zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 in Echtzeit gemeinsam mit der elektrischen Energieflusssteuerung zu steuern.
  • Ferner können bei der zweiten elektrischen Speichereinrichtung 7 und der zweiten elektrischen Speichereinrichtung 8 bei der vorliegenden Ausführungsform eine bis zwei Reihenschaltung selektiv umgeschaltet werden, es gibt keinen Zustand einer Parallelverbindung, und ein übermäßiger Einschaltstrom, der auftritt, wenn die elektrische Speichereinrichtung im Spannungs-Ungleichgewichtszustand von jeder elektrische Speichereinrichtung parallelgeschaltet wird, tritt nicht auf.
  • Ferner werden in dem oben beschriebenen Zusammenhang erste bis vierte Fahrzeug-Steuerungszustände mittels der „ECU (elektronische Steuerungseinheit/Motorsteuerungseinheit) 100, die den Fahrzeugbetrieb steuert“ beim oberen Niveau des Steuerungssystems durch die Steuerungseinrichtung 9 erkannt/identifiziert. Die Steuerungseinrichtung 9 führt den oben beschriebenen Betrieb auf der Basis der vorgenannten ersten bis vierten Fahrzeug-Steuerungszustandssignale (Fahrzeug-Steuerungszustandssignal) SCCS (Schritt ST1 in 3) durch, die von der ECU 100 empfangen werden.
  • Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt Folgendes: Obwohl ein MOSFET (Feldeffekttransistor) als Schaltelement verwendet wird, können ähnliche Wirkungen unter Verwendung eines Bipolartransistors, eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT), einem Siliciumcarbidtransistor oder einem Siliciumcarbid-MOSFET erzielt werden.
  • Ferner gilt bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie bei der Schaltungskonfiguration des ersten DC/DC-Umsetzers 3 Folgendes: Obwohl eine Abwärtswandlungs-Zerhackerschaltung vom nichtisolierten Typ als ein Beispiel verwendet wird, ist es ausreichend, wenn sie eine Abwärtswandlung durchführen kann, und die Schaltungskonfiguration und der Typ des ersten DC/DC-Umsetzers 3 sind nicht besonders beschränkt, solange es ein System vom nichtisolierten Typ oder vom isolierten Typ ist, das von einer Fachperson erschlossen werden kann.
  • Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der Motor-Generator 5 und der Wechselrichter 4 beispielhaft als ein Satz von dreiphasigen Schaltungsschemata beschrieben. Die gleiche Wirkung kann jedoch auch mit zwei oder mehr Sätzen von dreiphasigen Schaltungsschemata erzielt werden.
  • Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt Folgendes: Obwohl der Fall, wo der zweite DC/DC-Umsetzer das LC-Filter (Drosselspule 61b, Kondensator 61a) hat, als ein Beispiel beschrieben ist, kann die gleiche Wirkung erhalten werden, indem ein LC-Filter inklusive der parasitären Induktivität der Verdrahtung des DC-Busses, dem Glättungskondensator 41g des Wechselrichters 4 und des Kondensators 31a des ersten DC/DC-Umsetzers 3 verwendet wird.
  • Ferner gilt bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl die erste Energiespeichereinrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung beschrieben sind, indem diese beispielhaft mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften bei unterschiedlichen Spannungen erläutert sind, kann die gleiche Wirkung auch erhalten werden, indem die gleichen elektrischen Eigenschaften bei unterschiedlichen Spannungen verwendet werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Nachfolgend wird ein Beispiel der Energieumwandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Da das Konfigurationsdiagramm der Energieumwandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu demjenigen ist, das in 1 bis 2 bei der ersten Ausführungsform gezeigt ist, wird die erneute Beschreibung der Schaltungskonfiguration weggelassen.
  • Da der Betriebszustand der Energieumwandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der gleiche ist wie derjenige, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist, was den Betrieb des ersten DC/DC-Umsetzers 3 betrifft, wird dessen Beschreibung weggelassen.
  • Der Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist der Betrieb des zweiten DC/DC-Umsetzers 6. Bei der ersten Ausführungsform ist der zweite DC/DC-Umsetzer 6 ein Betrieb, bei welchem die Spannung des DC-Busses 4DCB auf eine stufenartige Weise umgeschaltet wird. Bei der zweiten Ausführungsform werden die MOSFETs 61a und 61f und die MOSFETs 61d und 61g des zweiten DC/DC-Umsetzers 6 eingestellt, und sie führen den PWM-Betrieb mittels eines komplementären Umschaltens durch.
  • Es ist möglich, die Spannung des DC-Busses 4DCB in einer Rampenform zu steuern (siehe 6). Wenn die Steuerung mittels des Wechselrichters 4 der PWM-Betrieb ist, kann im Ergebnis die Steuerungsantwort des Wechselrichters 4 verringert werden, was mittels einer einfachen Steuerungsschaltung verwirklicht werden kann.
  • Wenn der Wechselrichter 4 ferner bei 180° mit Energie beaufschlagt wird, können die Halbleiterverluste der MOSFETs 41a bis 41f des Wechselrichters 4 verringert werden, während der Strom gesteuert wird, der dem Motor-Generator 5 zugeführt wird, und der Wechselrichter 4 kann verkleinert werden.
  • Ferner erfahren bei der vorliegenden Ausführungsform die zweite elektrische Speichereinrichtung 7 und die zweite elektrische Speichereinrichtung 8, die voneinander elektrisch isoliert sind, ein selektives Umschalten von jeder der zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 zu der Reihenschaltung von zwei zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8. Alternativ ist es möglich, selektiv zu einer der obigen zwei umzuschalten.
  • Es gibt keinen Zustand, in welchem die zweite elektrische Speichereinrichtung 7 und die zweite elektrische Speichereinrichtung 8 parallelgeschaltet sind, und ein übermäßiger Einschaltstrom, der auftritt, wenn die elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 im Spannungs-Ungleichgewichtszustand der elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 parallelgeschaltet werden, tritt nicht auf.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl ein MOSFET (ein Feldeffekttransistor) als Schaltelement verwendet wird, kann die gleiche Wirkung erhalten werden, indem ein Bipolartransistor, ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Siliciumcarbidtransistor oder ein Siliciumcarbid-MOSFET verwendet werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Abwärtswandlungs-Zerhackerschaltung vom nichtisolierten Typ als Schaltungskonfiguration des ersten DC/DC-Umsetzers 3 beschrieben. Solange sie die Spannung verringern kann, gibt es keine besondere Beschränkung, solange es ein System vom nichtisolierten Typ oder vom isolierten Typ ist, das von einer Fachperson erschlossen werden kann.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt ferner bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl der Motor-Generator 5 und der Wechselrichter 4 mit einem einzelnen dreiphasigen Schaltungssystem beschrieben wurden, können ähnliche Wirkungen mit zwei oder mehr Sätzen von dreiphasigen Schaltungsschemata erzielt werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat der zweite DC/DC-Umsetzer das LC-Filter (Drosselspule 61b, Kondensator 61a) bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der vorstehenden Beschreibung, und die gleiche Wirkung kann erhalten werden, indem ein LC-Filter verwendet wird, das aus der parasitären Induktivität der Verdrahtung des DC-Busses, dem Glättungskondensator 41g des Wechselrichters 4 und dem Kondensator 31a des ersten DC/DC-Umsetzers 3 gebildet ist.
  • Ferner gilt wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl die erste Energiespeichereinrichtung und die zweite Energiespeichereinrichtung derart beschrieben sind, dass sie unterschiedliche elektrische Eigenschaften bei unterschiedlichen Spannungen haben, kann die gleiche Wirkung auch erhalten werden, selbst wenn die gleichen elektrischen Eigenschaften bei unterschiedlichen Spannungen verwendet werden.
  • Dritte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird ein Beispiel der Energieumwandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Da das Konfigurationsdiagramm der Energieumwandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu demjenigen ist, das in 1 bis 2 bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform gezeigt ist, wird die erneute Beschreibung der Schaltungskonfiguration weggelassen.
  • Da ferner der Betriebszustand der Energieumwandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der gleiche ist wie derjenige, der bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, wird die Beschreibung weggelassen.
  • Der Unterschied zu der zweiten Ausführungsform ist der Betrieb des zweiten DC/DC-Umsetzers 6. Bei der zweiten Ausführungsform sind die MOSFETs 61a und 61f und die MOSFETs 61d und 61g des zweiten DC/DC-Umsetzers 2 so eingestellt, dass sie den PWM-Betrieb mittels eines komplementären Schaltens durchführen. Bei der dritten Ausführungsform behält der MOSFET 61a jedoch den Einschaltzustand bei, der MOSFET 61f behält den Ausschaltzustand bei, indem die MOSFETs 61d und 61g komplementär geschaltet werden, ist es möglich, die DC-Busspannung auf eine Lampenform zu steuern, wie in 7 gezeigt. Im Ergebnis können die Erzeugungsverluste des MOSFETs verringert werden, und die Größe des zweiten DC/DC-Umsetzers kann verringert werden.
  • Außerdem werden gemäß der vorliegenden Erfindung die zweite elektrische Speichereinrichtung 7 und die zweite elektrische Speichereinrichtung 8 selektiv mittels einer bis drei Reihenschaltungen umgeschaltet. Es gibt keinen Zustand einer Parallelschaltung, und der übermäßige Einschaltstrom, der auftritt, wenn die elektrische Speichereinrichtung im Spannungs-Ungleichgewichtszustand von jeder elektrischen Speichereinrichtung parallelgeschaltet wird, tritt nicht auf.
  • Ferner ist ein Beispiel, in welchem drei zweite elektrische Speichereinrichtungen vorgesehen sind, als eine vierte Ausführungsform gezeigt.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein MOSFET (Feldeffekttransistor) als Schaltelement verwendet. Die gleiche Wirkung kann auch erzielt werden, indem ein Bipolartransistor, ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Siliciumcarbidtransistor oder ein Siliciumcarbid-MOSFET verwendet werden.
  • Außerdem gilt wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl die Beschreibung mit einer Zerhackerschaltung vom nichtisolierten Typ als Schaltungskonfiguration des ersten DC/DC-Umsetzers 3 angegeben ist, gibt es keine besondere Beschränkung, solange es ein Schaltungssystem vom nichtisolierten Typ oder vom isolierten Typ ist, das von einer Fachperson erschlossen werden kann.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt ferner bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl der Motor-Generator 5 und der Wechselrichter 4 mit einem einzelnen dreiphasigen Schaltungssystem beschrieben sind, können ähnliche Wirkungen auch mit zwei oder mehr Sätzen von dreiphasigen Schaltungsschemata erzielt werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt ferner bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl der Fall beschrieben ist, bei welchem der zweite DC/DC-Umsetzer das LC-Filter (Drosselspule 61b, Kondensator 61a) hat, kann die gleiche Wirkung auch erzielt werden, indem ein LC-Filter verwendet wird, das aus der parasitären Induktivität der Verdrahtung des DC-Busses, dem Glättungskondensator 41g des Wechselrichters 4 und dem Kondensator 31a des ersten DC/DC-Umsetzers 3 gebildet ist.
  • Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behält der MOSFET 61a den Einschaltzustand bei, der MOSFET 61f behält den Ausschaltzustand bei, indem die MOSFETs 61d und 61g komplementär geschaltet werden; obwohl beschrieben ist, dass die DC-Busspannung wie eine Rampe gesteuert werden kann, behält der MOSFET 61a den Ausschaltzustand bei, der MOSFET 61f behält den Einschaltzustand bei, und die gleiche Wirkung kann erhalten werden, indem die MOSFETs 61d und 61g komplementär geschaltet werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt ferner bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl die erste elektrische Speichereinrichtung und die zweite elektrische Speichereinrichtung derart beschrieben sind, dass sie unterschiedliche elektrische Eigenschaften bei unterschiedlichen Spannungen haben, kann die gleiche Wirkung auch erzielt werden, indem die gleichen elektrischen Eigenschaften mit unterschiedlichen Spannungen verwendet werden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird ein Beispiel der Energieumwandlungseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 8 zeigt ein Konfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied ist die Schaltungskonfiguration des zweiten DC/DC-Umsetzers 6. Insbesondere sind der zweite DC/DC-Umsetzer 6 der ersten Ausführungsform, eine zweite elektrische Speichereinrichtung 10, ein Glättungskondensator 61k, ein MOSFET 61i und ein MOSFET 61j hinzugefügt. Die vierte Ausführungsform ist ein Beispiel für den Fall, in welchem drei zweite Energiespeichereinrichtungen des zweiten DC/DC-Umsetzers 6 verwendet werden.
  • Bei dem zweiten DC/DC-Umsetzer 6 sind der Source-Anschluss des MOSFETs 61c und der Drain-Anschluss des MOSFETs 61d verbunden, und deren Verbindungspunkt ist mit einem Anschluss des Glättungskondensators 61b verbunden. Der Drain-Anschluss des MOSFETs 61c ist mit dem einen Anschluss des Glättungskondensators 61e und dem Anschluss 6c verbunden, der Source-Anschluss des MOSFETs 61d ist jeweils mit dem anderen Anschluss des Glättungskondensators 61e und dem Anschluss 6d verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 61f ist mit dem Drain-Anschluss des MOSFETs 61g verbunden, und dessen Verbindungspunkt ist mit dem Source-Anschluss des MOSFETs 61d verbunden.
  • Der Drain-Anschluss des MOSFETs 61f ist mit dem einen Anschluss des Glättungskondensators 61h und dem Anschluss 6e verbunden, der Source-Anschluss des MOSFETs 61g ist jeweils mit dem anderen Anschluss des Glättungskondensators 61h und dem Anschluss 6f verbunden. Der Source-Anschluss des MOSFETs 61i ist mit dem Drain-Anschluss des MOSFETs verbunden, und dessen Verbindungspunkt ist mit dem Source-Anschluss des MOSFETs 61g verbunden.
  • Der Drain-Anschluss des MOSFETs 61i ist mit dem einen Anschluss des Glättungskondensators 61k und dem Anschluss 6e verbunden, der Source-Anschluss des MOSFETs 61j ist mit dem anderen Anschluss des Glättungskondensators 61k, dem Anschluss 6h und dem Anschluss 6b verbunden. Die dritte elektrische Speichereinrichtung 10 ist zwischen den Anschlüssen 6g-6h angeschlossen.
  • Bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt Folgendes: Wenn beispielsweise „Motor-Generator-Start“, der der erste Fahrzeug-Steuerungszustand ist und die „elektrische Komponente an Bord des Fahrzeugs ist auf hoher Last“, was der zweite Fahrzeug-Steuerungszustand ist, wird unter den zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7, 8 und 10 der zweite DC/DC-Umsetzer so betrieben, dass diejenige, die den höchsten Ladezustand hat, vorzugsweise mit dem DC-Bus 4DCB verbunden wird.
  • Im dritten Fahrzeug-Steuerungszustand „Verlangsamungsenergie-Rückgewinnung“ und dem vierten Fahrzeug-Steuerungszustand „Drehmomentassistenz“ wird der zweite DC/DC-Umsetzer 6 so betrieben, das diejenige unter den zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7, 8 und 10, die den niedrigsten Ladezustand hat, vorzugsweise mit dem DC-Bus 4DCB des Wechselrichters 6 verbunden wird. Indem selektiv eine Mehrzahl von elektrischen Speichereinrichtungen unter Berücksichtigung des Ladezustands geladen und entladen werden, ist es im Ergebnis möglich, eine Mehrzahl von Ladezuständen der elektrischen Speichereinrichtungen in Echtzeit zusammen mit der elektrischen Energieflusssteuerung zu steuern, die den Übergang des Fahrzeug-Steuerungszustands begleitet.
  • Schaltungsvorgänge, die von dem oben beschriebenen Betrieb verschieden sind, sind die gleichen wie diejenigen in den ersten bis dritten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und deren erneute Beschreibung wird weggelassen. Im Ergebnis kann der Maximalwert der DC-Busspannung erhöht werden, und es ist möglich, den Wert der Rückgewinnungsenergie beim Verlangsamen zu erhöhen oder die Eingangsleistung der Drehmomentassistenz zu erhöhen und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern.
  • Ferner gibt es bei der vierten Ausführungsform bei den zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7 und 8 keinen Zustand, in welchem es möglich ist, selektiv eine bis drei Verbindungen parallel zu schalten, und ein übermäßiger Einschaltstrom, der auftritt, wenn die elektrische Speichereinrichtung im Spannungs-Ungleichgewichtszustand von jeder elektrischen Speichereinrichtung 7, 8 und 10 parallelgeschaltet wird, tritt nicht auf.
  • Bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden, wie bei der ersten Ausführungsform, die ersten bis vierten oben beschriebenen Fahrzeug-Steuerungszustände mittels der „ECU 100, die den Fahrzeugbetrieb steuert“ und die sich bei dem oberen Niveau des Steuerungssystems befindet, durch die Steuerungseinrichtung 9 erkannt/identifiziert. Die Steuerungseinrichtung 9 führt den oben beschriebenen Vorgang auf der Basis der ersten bis vierten Fahrzeug-Steuerungszustandssignale (Fahrzeug-Steuerungszustandsignal) SCCS aus, die von der ECU 100 empfangen werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl ein MOSFET (ein Feldeffekttransistor) als Schaltelement verwendet wird, kann die gleiche Wirkung auch erhalten werden, indem ein Bipolartransistor, ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Siliciumcarbidtransistor oder ein Siliciumcarbid-MOSFET verwendet werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie bei der Schaltungskonfiguration des ersten DC/DC-Umsetzers 3, Folgendes: Obwohl die Beschreibung mit einer Zerhackerschaltung vom nichtisolierten Typ erfolgt ist, genügt es, solange sie abwärtswandeln kann und solange sie ein Schaltungssystem vom nichtisolierten Typ oder vom isolierten Typ ist, das von einer Fachperson verwendet werden kann.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt ferner bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl der Motor-Generator 5 und der Wechselrichter 4 mit einem einzelnen dreiphasigen Schaltungssystem beschrieben sind, können ähnliche Wirkungen auch mit zwei oder mehr Sätzen von dreiphasigen Schaltungsschemata erzielt werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt außerdem bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl der Fall beschrieben ist, bei welchem der zweite DC/DC-Umsetzer das LC-Filter (Drosselspule 61b, Kondensator 61a) hat, kann die gleiche Wirkung auch erzielt werden, indem ein LC-Filter verwendet wird, das aus der parasitären Induktivität der Verdrahtung des DC-Busses, dem Glättungskondensator 41g des Wechselrichters 4, und dem Kondensator 31a des ersten DC/DC-Umsetzers 3 gebildet ist.
  • Bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behält ferner der MOSFET 61a den Einschaltzustand bei, der MOSFET 61f behält den Ausschaltzustand bei, wobei die MOSFETs 61d und 61g komplementär schalten; obwohl beschrieben ist, dass die DC-Busspannung wie eine Rampe gesteuert werden kann, behält der MOSFET 61a den Ausschaltzustand bei, der MOSFET 61f behält den Einschaltzustand bei, und die gleiche Wirkung kann erhalten werden, indem die MOSFETs 61d und 61g komplementär geschaltet werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt ferner bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl die erste elektrische Speichereinrichtung und die zweite elektrische Speichereinrichtung derart beschrieben sind, dass sie unterschiedliche elektrische Eigenschaften bei unterschiedlichen Spannungen haben, kann die gleiche Wirkung erzielt werden, indem die gleichen elektrischen Eigenschaften mit unterschiedlichen Spannungen verwendet werden.
  • Fünfte Ausführungsform
  • Nachfolgend wird ein Beispiel der Energieumwandlungseinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • 9 zeigt ein Konfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zur ersten Ausführungsform bis vierten Ausführungsform besteht darin, dass bei der ersten bis vierten Ausführungsform eine elektrische Niederspannungskomponenten 2 verwendet werden, die an dem Fahrzeug montiert sind. Bei der fünften Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn eine zweite elektrische Hochspannungskomponente 200 an Bord benötigt wird, dann wird ein dritter DC/DC-Umsetzer 11 hinzugefügt, der ein DC/DC-Aufwärtswandlungs-Umsetzer zum Zuführen von Energie zu der zweiten elektrischen Komponente 200 ist.
  • Beim dritten DC/DC-Umsetzer 11 sind das eine Ende einer Drosselspule 110a, das eine Ende eines Glättungskondensators 110b und ein Anschluss 11ajeweils verbunden, und das andere Ende der Drosselspule 110a, der eine Anschluss des MOSFETs 110c und ein Source-Anschluss des MOSFETs 110d sind jeweils verbunden. Ein Drain-Anschluss des MOSFETs 110d, das eine Ende eines Glättungskondensators 110e und ein Anschluss 11c sind jeweils verbunden, und das andere Ende des Glättungskondensators 110b, ein Source-Anschluss des MOSFETs 110c, das andere Ende des Glättungskondensators 110e und ein Anschluss 11d sind jeweils verbunden.
  • Der Anschluss 6a und der Anschluss 11a, der Anschluss 6b und der Anschluss 11b sind jeweils verbunden, ein Anschluss 200a und der Anschluss 11c und ein Anschluss 200b und der Anschluss 11d der zweiten elektrischen Komponente 200 an Bord des Fahrzeugs sind jeweils verbunden. Ein Anschluss 9f der Steuerungseinrichtung 9 und der Anschluss 11e sind verbunden.
  • Schaltungsvorgänge, die von dem oben beschriebenen Betrieb verschieden sind, sind die gleichen wie diejenigen bei der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und deren Beschreibung wird folglich weggelassen.
  • Bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet der dritte DC/DC-Umsetzer 11 mit dem niedrigsten Boost des Eingangsspannungsbereichs und des Ausgangsspannungsbereichs.
  • Im Ergebnis ist es möglich, den dritten DC/DC-Umsetzer 11 mit einer kleinen Größe zu verwirklichen.
  • Im Ergebnis wird es möglich, sowohl die elektrische Niederspannungskomponente 2 an Bord des Fahrzeugs und die elektrische Hochspannungskomponente 200 an Bord auf eine kompatible Weise zu benutzen, und das Verwendungsziel der Energie der elektrischen Speichereinrichtung führt zu einer Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
  • Außerdem können bei der vorliegenden Ausführungsform die zweite elektrische Speichereinrichtung 7, die zweite elektrische Speichereinrichtung 8 und die zweite elektrische Speichereinrichtung 10 selektiv eine bis drei serielle Verbindungen umschalten. Es gibt keinen Zustand, in welchem die zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7, 8 und 10 parallelgeschaltet sind, und ein übermäßiger Einschaltstrom, der auftritt, wenn die elektrischen Speichereinrichtungen 7, 8 und 10 im Spannungs-Ungleichgewichtszustand der jeweiligen elektrischen Speichereinrichtungen 7, 8 und 10 parallelgeschaltet werden, tritt nicht auf.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt außerdem bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl ein MOSFET (Feldeffekttransistor) als Schaltelement verwendet wird, können ähnliche Wirkungen erzielt werden, indem ein Bipolartransistor, ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT), ein Siliciumcarbidtransistor oder ein Siliciumcarbid-MOSFET verwendet werden.
  • Ferner gilt wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Schaltungskonfiguration des ersten DC/DC-Umsetzers 3 Folgendes: Obwohl die Beschreibung mit einer Zerhackerschaltung vom nichtisolierten Typ erfolgt ist, gibt es keine besondere Beschränkung, solange es ein Schaltungssystem vom nichtisolierten Typ oder vom isolierten Typ ist, das von einer Fachperson erschlossen werden kann.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt ferner bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl der Motor-Generator 5 und der Wechselrichter 4 mit einem einzelnen dreiphasigen Schaltungssystem beschrieben sind, können ähnliche Wirkungen mit zwei oder mehr Sätzen von dreiphasigen Schaltungsschemata erzielt werden.
  • Wie in dem Fall der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt außerdem bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl der Fall beschrieben wurde, bei welchem der zweite DC/DC-Umsetzer das LC-Filter (Drosselspule 61b, Kondensator 61a) hat, kann die gleiche Wirkung auch erzielt werden, indem ein LC-Filter verwendet wird, das aus der parasitären Induktivität der Verdrahtung des DC-Busses, dem Glättungskondensator 41g des Wechselrichters 4 und dem Kondensator 31a des ersten DC/DC-Umsetzers 3 gebildet ist.
  • Bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung behält ferner der MOSFET 61a den Einschaltzustand bei, der MOSFET 61f behält den Ausschaltzustand bei, indem die MOSFETs 61d und 61g komplementär geschaltet werden; obwohl beschrieben ist, dass die DC-Busspannung wie eine Rampe gesteuert werden kann, behält der MOSFET 61a den Ausschaltzustand bei, der MOSFET 61f behält den Einschaltzustand bei, und die gleiche Wirkung kann erhalten werden, indem die MOSFETs 61d und 61g komplementär geschaltet werden.
  • Bei der ersten bis fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gilt Folgendes: Obwohl es bevorzugt ist, dass die zweiten elektrischen Speichereinrichtungen 7, 8 und 10 eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Lithium-Ionen-Batterie und andere elektrische Speichereinrichtungen vom Momentantyp sind (vom hohen Leistungsdichtetyp (im Vergleich zum hohen Energiedichtetyp hat sie eine große Stromlade-/Entladecharakteristik mit einem kleinen akkumulierten Energiewert, aber einem großen kurzzeitigen Lade-/Entladestrom)) sind, und es bevorzugt ist, dass die erste Energiespeichereinrichtung 7 eine Bleibatterie und eine andere Batterie vom Momentantyp ist (hoher Energiedichtetyp (Kennlinien der Lade-/Entladecharakteristiken mit hoher Energie mit einem großen akkumulierten Energiewert aber einem kurzzeitigen Lade-/Entladestrom im Vergleich zum hohen Leistungsdichtetyp)), kann beispielsweise die erste elektrische Speichereinrichtung 7 eine Nickel-Metallhydrid-Batterie sein, und eine Lithium-Ionen-Batterie und andere geeignete Batterien können geeignet innerhalb des Rahmend zum Erzielen der Wirkungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Ferner gilt bei der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Folgendes: Obwohl der MOSFET 110d als ein Gleichrichterelement verwendet wird, kann die gleiche Wirkung auch erzielt werden, indem eine Diode, die ein unidirektionales Gleichrichterelement ist, oder eine Siliciumcarbid-Diode verwendet wird.
  • Außerdem kann bei der ersten bis fünften Ausführungsform die Steuerungseinrichtung 9 in der ECU 100 vorgesehen werden.
  • Ferner wird bei der ersten bis fünften Ausführungsform angenommen, dass das Amplitudenverhältnis der „Spannung der elektrischen Komponente 200 > die Spannung der elektrischen Komponente 2“, die Spannung der elektrischen Komponente 2 ist beispielsweise 12 V (Beispiel, nicht beschränkt auf 12 V), die elektrische Ausrüstung 2 sind beispielsweise Scheinwerfer, Fahrzeugnavigationssysteme und Audioausrüstung.
  • Die Spannung der elektrischen Komponente 200 ist beispielsweise 48 V (Beispiel, nicht beschränkt auf 48 V), die elektrische Komponente 200 ist beispielsweise das EPS (eine elektrische Servolenkung), sowie ein elektrisches Klimagerät.
  • Ferner ist im Fall der vorgenannten 12 V- und 48 V-Spannungen die Spannung des DC-Busses 4DCB derart wie in den folgenden Punkten (a) bis (e) gezeigt.
    1. (a) Die Spannung des DC-Busses 4DCB im ersten Fahrzeug-Steuerungszustand ist 12 V (Beispiel, nicht beschränkt auf 12 V).
    2. (b) Die Spannung des DC-Busses 4DCB im zweiten Fahrzeug-Steuerungszustand ist 12 V (Beispiel, nicht beschränkt auf 12 V).
    3. (c) Die Spannung des DC-Busses 4DCB im dritten Fahrzeug-Steuerungszustand ist 48 V (Beispiel, nicht beschränkt auf 48 V).
    4. (d) Die Spannung des DC-Busses 4DCB im vierten Fahrzeug-Steuerungszustand ist 48 V (Beispiel, nicht beschränkt auf 48 V).
    5. (e) Die Spannung des DC-Busses 4DCB während des Fahrzeug-Steuerungszustands (fortgesetzter Betrieb) mit Ausnahme der ersten bis vierten Fahrzeug-Steuerungszustände ist 12 V (Beispiel, nicht beschränkt auf 12 V).
  • Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung bei jeder Ausführungsform in geeigneter Weise innerhalb des Rahmens der Erfindung modifiziert werden kann oder dabei Merkmale weggelassen werden können.
  • Es sei angemerkt, dass in den jeweiligen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder äquivalente Bereiche bezeichnen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erste elektrische Speichereinrichtung
    2
    elektrische Niederspannungs-Automotive-Komponenten
    2a, 2b
    elektrische Ausrüstungsanschlüsse an Bord des Fahrzeugs
    3
    erster DC/DC-Umsetzer
    3a, 3b
    Anschlüsse des ersten DC/DC-Umsetzers
    3c, 3d
    Anschlüsse des ersten DC/DC-Umsetzers
    3e
    Anschlüsse des ersten DC/DC-Umsetzers
    4
    Wechselrichter, DC-Bus des 4DCB-Wechselrichters
    4a, 4b
    Anschlüsse des Wechselrichters
    4c, 4d
    Anschlüsse des Wechselrichters
    4e, 4f
    Anschlüsse des Wechselrichters
    5
    Motor-Generator (M/G)
    5a
    M/G-Anschlüsse
    5c
    M/G-Anschlüsse
    6
    Zweiter DC/DC-Umsetzer
    6a, 6b
    Anschlüsse des zweiten DC/DC-Umsetzers
    6c, 6d
    Anschlüsse des zweiten DC/DC-Umsetzers
    6e, 6f
    Anschlüsse des zweiten DC/DC-Umsetzers
    6g
    Anschlüsse des zweiten DC/DC-Umsetzers
    7
    zweite elektrische Speichereinrichtung
    7a, 7b
    Ausgangsanschlüsse der zweiten elektrischen Speichereinrichtung
    8
    zweite elektrische Speichereinrichtung
    8a, 8b
    Ausgangsanschlüsse der zweiten elektrischen Speichereinrichtung
    9
    Steuerungseinrichtung
    9a, 9b
    Anschlüsse der Steuerungseinrichtung
    9c, 9d
    Anschlüsse der Steuerungseinrichtung
    9e, 9f
    Anschlüsse der Steuerungseinrichtung
    11
    Dritter DC/DC-Umsetzer
    100
    ECU
    200
    zweite elektrische Hochspannungskomponenten, die am Fahrzeug montiert sind, SCCS Fahrzeugsteuerungs-Zustandssignal.

Claims (14)

  1. Energieumwandlungseinrichtung, die Folgendes aufweist: - einen Wechselrichter (4) zum Antreiben des Motor-Generators (5), - eine erste elektrische Speichereinrichtung (1) zum Zuführen von Energie an elektrische Komponenten (2), - einen ersten DC/DC-Umsetzer (3) zum Verbinden des DC-Busses (4DCB) des Wechselrichters (4) mit der ersten elektrischen Speichereinrichtung (1), - eine Mehrzahl von elektrisch isolierten zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8), - einen zweiten DC/DC-Umsetzer (6), der die Mehrzahl von elektrisch isolierten zweiten Energiespeichereinrichtungen (7, 8) als Eingangs-Energiequelle verwendet, und - eine Steuerungseinrichtung (9) zum Steuern des Motor-Generators (5), des ersten DC/DC-Umsetzers (3) und des zweiten DC/DC-Umsetzers (6); wobei der zweite DC/DC-Umsetzer (6) eine erste Halbbrücke und eine zweite Halbbrücke aufweist, wobei die erste Halbbrücke ein erstes Schaltelement (61c) und ein zweites Schaltelement (61d) aufweist, die zueinander in Reihe geschaltet sind, und zwischen die Anschlüsse von einer der Mehrzahl von zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8) geschaltet ist, wobei die zweite Halbbrücke ein drittes Schaltelement (61 f) und ein viertes Schaltelement (61g) aufweist, die zueinander in Reihe geschaltet sind, und zwischen die Anschlüsse der anderen zweiten elektrischen Speichereinrichtung (7, 8) geschaltet ist, wobei ein Verbindungspunkt des dritten Schaltelements (61f) und des vierten Schaltelements (61g) der zweiten Halbbrücke mit der ersten Halbbrücke verbunden ist, wobei ein Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schaltelement (61c) und dem zweiten Schaltelement (61d) der ersten Halbbrücke mit dem DC-Bus (4DCB) über das Glättungselement (61a) verbunden ist, das von der ersten Halbbrücke und der zweiten Halbbrücke gemeinsam genutzt wird, und wobei die Steuerungseinrichtung (9) selektiv unter der Mehrzahl von elektrisch isolierten zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8) umschaltet, indem sie das Schalten der Schaltelemente von jeder von der ersten Halbbrücke und der zweiten Halbbrücke durch Steuern der Ausgabe des zweiten DC/DC-Umsetzers (6) steuert, wobei die Spannung des DC-Busses (4DCB) im ersten Steuerungszustand niedriger ist als die Spannung des DC-Busses (4DCB) im zweiten Steuerungszustand.
  2. Energieumwandlungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste elektrische Speichereinrichtung (1) eine elektrische Speichereinrichtung vom hohen Energiedichtetyp ist und die zweite elektrische Speichereinrichtung (7, 8) eine elektrische Speichereinrichtung vom hohen elektrischen Leistungsdichtetyp ist.
  3. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Steuerungseinrichtung (9) den zweiten DC/DC-Umsetzer (6) so steuert, dass, in einem Fall, in welchem der erste Steuerungszustand ein Steuerungszustand ist, wenn der Motor-Generator (5) gestartet wird, die Spannung des DC-Busses (4DCB) im ersten Steuerungszustand niedriger gemacht wird als die Spannung des DC-Busses (4DCB) im zweiten Steuerungszustand.
  4. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerungseinrichtung (9) den zweiten DC/DC-Umsetzer (6) so steuert, dass, in einem Fall, dass der erste Steuerungszustand ein Steuerungszustand ist, dass sich die elektrische Komponente, die von dem ersten DC/DC-Umsetzer (6) gespeist wird, in einem Zustand mit hoher Belastung befindet, die Spannung des DC-Busses (4DCB) im ersten Steuerungszustand niedriger eingestellt wird als die Spannung des DC-Busses (4DCB) im zweiten Steuerungszustand.
  5. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinrichtung (9) den zweiten DC/DC-Umsetzer (6) so steuert, dass der zweite Steuerungszustand der Zeitraum einer Verlangsamungsenergie-Rückgewinnung oder einer Drehmomentassistenz ist, und die Spannung des DC-Busses (4DCB) im zweiten Steuerungszustand höher eingestellt wird als die Spannung des vorgenannten DC-Busses (4DCB) im ersten Steuerungszustand.
  6. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Umsetzers (6) in einer pulsartigen Wellenform verändert wird.
  7. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Umsetzers (6) in einer stufenweisen Wellenform verändert wird.
  8. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Umsetzers (6) in einer Rampen-Wellenform verändert wird.
  9. Energieumwandlungseinrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuerungseinrichtung (9) eine Mehrzahl von Schaltelementen steuert, die den zweiten DC/DC-Umsetzer (6) bilden, und zwar mit der Steuerungseinrichtung (9), so dass die Ausgangsspannung des zweiten DC/DC-Umsetzers (6) als Rampen-Wellenform als eine Ausgangsspannung verändert wird, die erhalten wird, indem der Schaltvorgang der Mehrzahl von Schaltelementen und der Schaltvorgang des Schaltelements des zweiten DC/DC-Umsetzers (6) kombiniert werden.
  10. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die einen dritten DC/DC-Umsetzer (11) zum Zuführen von Energie zu der zweiten elektrischen Komponente (200) mit dem DC-Bus (4DCB) als Eingangs-Energiequelle aufweist.
  11. Energieumwandlungseinrichtung nach Anspruch 10, wobei der dritte DC/DC-Umsetzer (11) ein Aufwärtswandlungs-DC/DC-Umsetzer ist, der von der Steuerungseinrichtung (9) gesteuert wird, um die Ausgangsspannung bei dem niedrigsten Aufwärtswandlungs-Verhältnis in dem Eingangsspannungsbereich und dem Ausgangsspannungsbereich des dritten DC/DC-Umsetzers (11) an die zweite elektrische Komponente (200) zuzuführen.
  12. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Spule (61b) im zweiten DC/DC-Umsetzer (6) durch eine parasitäre Induktivitätskomponente zwischen dem zweiten DC/DC-Umsetzer (6) und dem DC-Bus (4DCB) ersetzt wird.
  13. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei im ersten Steuerungszustand die Mehrzahl von zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8) in Reihe miteinander geschaltet sind und mit dem DC-Bus (4DCB) über den zweiten DC/DC-Umsetzer (6) verbunden sind, und im zweiten Steuerungszustand die Mehrzahl von zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8) wechselweise und unabhängig mit dem DC-Bus (4DCB) über den zweiten DC/DC-Umsetzer (6) verbunden sind.
  14. Energieumwandlungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Mehrzahl der vorgenannten zweiten DC/DC-Umsetzer (6) so betrieben werden, dass im ersten Steuerungszustand die zweite elektrische Speichereinrichtung (7, 8) mit dem höchsten Ladezustand unter der Mehrzahl von zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8) vorzugsweise mit dem DC-Bus (4) verbunden wird, und im zweiten Steuerungszustand die zweite elektrische Speichereinrichtung mit dem niedrigsten Ladezustand unter der Mehrzahl von zweiten elektrischen Speichereinrichtungen (7, 8) vorzugsweise mit dem DC-Bus (4DCB) verbunden wird.
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