JP2009118553A - Battery system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery system which can output a desired DC power stably regardless of design specification on the load side while preventing leakage of magnetic flux and generation of noise, and exhibiting high portability and mountability. <P>SOLUTION: The battery system 1 comprises a battery (battery) 2, a relay 3 for opening/closing the output of the battery 2, a booster circuit 4 for boosting the voltage from the battery 2, a control section 5 for monitoring the state of the battery 2 and controlling the operation of the relay 3 and the booster circuit 4, and a case (housing) 6 for housing them. The booster circuit 4 comprises a switch, a capacitor, a diode and a reactor. The core of the reactor is made by compacting amorphous magnetic powder to have a compact density of 5-6 Mg/m<SP>3</SP>, and then performing annealing at a temperature of 400-500°C for 10-30 min in non-reducing atmosphere. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電池システムに関するものである。   The present invention relates to a battery system.

近年、燃料電池車、電気自動車、ハイブリッド自動車等のいわゆる低公害車の開発が進められている。特に、ハイブリッド自動車は、国内外で普及が進みつつある。
例えば、ハイブリッド自動車は、駆動源として内燃機関（エンジン）と、電気モータとを併用することにより、燃料の消費率を低減し、低燃費を実現可能な自動車である。
このようなハイブリッド自動車については、近年、低燃費を実現するのみでなく、走行性能を高めることにも市場の要求が拡大している。このため、電気モータの出力向上を図ることによって走行性能を高めるべく、電気モータを駆動する電圧の高電圧化が望まれている。
そこで、搭載されたバッテリの電圧を昇圧することにより、電気モータに高電圧を印加することができる昇圧回路を備えたハイブリッド自動車が実用化されている。この昇圧回路は、バッテリと、車両駆動用モータに交流電力を供給するインバータとの間に設けられている。 In recent years, so-called low pollution vehicles such as fuel cell vehicles, electric vehicles, and hybrid vehicles have been developed. In particular, hybrid vehicles are becoming increasingly popular in Japan and overseas.
For example, a hybrid vehicle is a vehicle that can reduce fuel consumption and achieve low fuel consumption by using an internal combustion engine (engine) and an electric motor as drive sources.
In recent years, market demands for such hybrid vehicles not only achieve low fuel consumption but also improve driving performance. For this reason, in order to improve running performance by improving the output of the electric motor, it is desired to increase the voltage for driving the electric motor.
Therefore, a hybrid vehicle including a booster circuit that can apply a high voltage to the electric motor by boosting the voltage of the mounted battery has been put into practical use. The booster circuit is provided between the battery and an inverter that supplies AC power to the vehicle drive motor.

このような昇圧回路は、リアクトル、コンデンサ、ダイオードおよびスイッチを備えている。そして、スイッチがＯＮのときには、バッテリのエネルギーをリアクトルに蓄え、スイッチがＯＦＦのときには、リアクトルに蓄えられたエネルギーをバッテリのエネルギーに重畳させて、バッテリの電圧より高い電圧をコンデンサとインバータとに出力することができる。   Such a booster circuit includes a reactor, a capacitor, a diode, and a switch. When the switch is ON, the battery energy is stored in the reactor. When the switch is OFF, the energy stored in the reactor is superimposed on the battery energy, and a voltage higher than the battery voltage is output to the capacitor and the inverter. can do.

しかしながら、ハイブリッド自動車における電気モータの出力の大きさは、ハイブリッド自動車の車種や設計仕様によって異なっている。このため、従来、自動車メーカーでは、ハイブリッド自動車に用いる電気モータの出力の大きさに応じて、昇圧回路の設計を変更している。このような昇圧回路の設計変更には、多大な手間とコストを要している。したがって、ハイブリッド自動車の車種や設計仕様によらずに搭載することのできる蓄電手段が求められている。   However, the magnitude of the output of the electric motor in the hybrid vehicle differs depending on the vehicle type and design specifications of the hybrid vehicle. For this reason, conventionally, automobile manufacturers have changed the design of the booster circuit according to the magnitude of the output of the electric motor used in the hybrid vehicle. Such a booster circuit design change requires a great deal of labor and cost. Therefore, there is a need for a power storage means that can be mounted regardless of the type of vehicle and design specifications of the hybrid vehicle.

ところで、このような昇圧回路が有するリアクトルの磁心として、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ系の軟磁性粉末とバインダとを加圧成形してなる圧粉成形体で構成された圧粉磁心が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このような従来の圧粉磁心には、一般に、結晶質の軟磁性粉末が用いられている。
しかしながら、スイッチングの周波数が高くなると、リアクトルの磁心に渦電流が発生する。磁心に渦電流が流れると、ジュール熱による発熱を生じ、リアクトルの温度が急激に上昇する。このため、リアクトルの温度が高くなり過ぎて、磁心の磁気特性が低下するばかりでなく、磁心が変質・劣化し、リアクトルとしての機能が損なわれるおそれがある。
例えば、Ｆｅ−Ｓｉ系の結晶質の軟磁性粉末で構成された磁心では、比抵抗が小さいため、渦電流が増大し、発熱が大きいという問題がある。 By the way, as a magnetic core of the reactor which such a booster circuit has, the powder magnetic core comprised by the compacting body formed by press-molding Fe-Si type soft magnetic powder and a binder, for example is proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
In general, a crystalline soft magnetic powder is used for such a conventional dust core.
However, when the switching frequency increases, an eddy current is generated in the magnetic core of the reactor. When an eddy current flows through the magnetic core, heat is generated due to Joule heat, and the temperature of the reactor rises rapidly. For this reason, the temperature of the reactor becomes too high, and not only the magnetic properties of the magnetic core are deteriorated, but also the magnetic core is altered or deteriorated, and the function as the reactor may be impaired.
For example, a magnetic core made of Fe-Si based crystalline soft magnetic powder has a problem that eddy current increases and heat generation is large because of its low specific resistance.

したがって、従来の昇圧回路では、この発熱を考慮して、定期的に通電を止めることによって、リアクトルの温度が耐熱温度以上にならないよう制御されている。このため、インバータに対して、高電圧を連続的に印加することができないという問題がある。
また、このような圧粉成形された磁心の他に、帯状の珪素鋼板（Ｆｅ−Ｓｉ系材料）を複数枚積層することにより形成した磁心が知られている。 Therefore, in the conventional booster circuit, the temperature of the reactor is controlled so as not to exceed the heat-resistant temperature by periodically stopping energization in consideration of this heat generation. For this reason, there is a problem that a high voltage cannot be continuously applied to the inverter.
In addition to such a powder core, a magnetic core formed by laminating a plurality of band-shaped silicon steel plates (Fe-Si materials) is known.

しかしながら、珪素鋼板は、最大透磁率が非常に高いという特徴を有する。このため、珪素鋼板を複数枚積層して磁心を形成した場合、低磁場側では優れた特性を示すものの、中磁場または高磁場側では、珪素鋼板の透磁率が極めて低くなり、優れた特性が得られないという問題がある。
そこで、高磁場側でも高い透磁率が得られるよう、磁心にギャップを設けたギャップ付き磁心が提案されている。 However, silicon steel sheets have a feature that the maximum magnetic permeability is very high. For this reason, when a magnetic core is formed by laminating a plurality of silicon steel sheets, the magnetic field of the silicon steel sheet is extremely low on the medium magnetic field side or the high magnetic field side, but excellent characteristics are exhibited on the low magnetic field side. There is a problem that it cannot be obtained.
In view of this, a magnetic core with a gap in which a gap is provided in the magnetic core has been proposed so that a high magnetic permeability can be obtained even on the high magnetic field side.

しかしながら、磁心のギャップにおいて磁束が漏れ出るおそれがあり、漏れ出た磁束が他の電子部品の誤作動を招いたり、鉄損の増大を招くおそれがある。
さらに、帯状のアモルファス金属（アモルファスリボン）を複数枚積層することにより形成した磁心も知られている。
このようなアモルファスリボンは、厚さが１０〜３０μｍと非常に薄いため、複数枚のアモルファスリボンを緻密に積層する必要があり、多大な手間とコストを要している。また、リアクトルに通電したとき、アモルファスリボンの層間において、電磁騒音が発生するという問題もある。 However, there is a possibility that the magnetic flux leaks in the gap of the magnetic core, and the leaked magnetic flux may cause malfunction of other electronic components or increase in iron loss.
Furthermore, a magnetic core formed by laminating a plurality of strip-shaped amorphous metals (amorphous ribbons) is also known.
Since such an amorphous ribbon has a very thin thickness of 10 to 30 μm, it is necessary to densely laminate a plurality of amorphous ribbons, which requires a great deal of labor and cost. There is also a problem in that electromagnetic noise is generated between the layers of the amorphous ribbon when the reactor is energized.

特開２００４−２８８９８３号公報JP 2004-288893 A

本発明の目的は、磁束の漏出や騒音の発生を防止するとともに、負荷側の設計仕様によらず、所望の直流電力を安定的に出力可能で、かつ可搬性および実装容易性に優れた電池システムを提供することにある。   An object of the present invention is to prevent leakage of magnetic flux and noise, and to stably output desired DC power regardless of the design specifications on the load side, and to be excellent in portability and ease of mounting. To provide a system.

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電池システムは、電池と、
スイッチ、コンデンサ、ダイオードおよびリアクトルを備え、前記電池の電圧を昇圧する昇圧回路と、
筐体とを有し、
前記リアクトルの磁心は、アモルファス軟磁性粉末を、圧粉体密度が５．０〜６．０Ｍｇ／ｍ３になるように圧粉成形した後、非還元性雰囲気中において、４００〜５００℃の温度で１０〜３０分間の熱処理を施すことにより作製されたものであり、
前記電池および前記昇圧回路が、前記筐体内に一体的に収納されていることを特徴とする。
これにより、磁束の漏出や騒音の発生を防止するとともに、負荷側の設計仕様によらず、所望の直流電力を安定的かつ連続的に出力可能で、かつ可搬性および実装容易性に優れた電池システムが得られる。 The above object is achieved by the present invention described below.
The battery system of the present invention includes a battery,
A booster circuit that includes a switch, a capacitor, a diode, and a reactor, and boosts the voltage of the battery;
A housing,
The magnetic core of the reactor is formed by compressing an amorphous soft magnetic powder so that the green compact density is 5.0 to 6.0 Mg / m 3 , and then in a non-reducing atmosphere, a temperature of 400 to 500 ° C. It was made by performing heat treatment for 10 to 30 minutes at
The battery and the booster circuit are integrally housed in the housing.
As a result, leakage of magnetic flux and noise can be prevented, and the desired DC power can be output stably and continuously regardless of the design specifications on the load side, and the battery has excellent portability and ease of mounting. A system is obtained.

本発明の電池システムでは、前記昇圧回路は、昇圧比可変のチョッパ方式の昇圧回路であることが好ましい。
これにより、幅広い電圧を出力し得る電池システムが得られる。
本発明の電池システムでは、さらに、前記筐体内に設けられ、前記スイッチの開閉動作を制御する機能を有する制御手段を有し、
該制御手段は、自発的に、または、当該電池システムの外部からの情報に基づいて、前記スイッチの開閉動作を制御することにより、前記昇圧回路の昇圧比を決定するよう構成されていることが好ましい。
これにより、電池システムが出力する電圧を自発的または外部からの情報に基づいて制御することができ、負荷にとって最適な電圧を出力することができる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the booster circuit is a chopper booster circuit with a variable boost ratio.
Thereby, the battery system which can output a wide voltage is obtained.
In the battery system of the present invention, the battery system further includes a control unit provided in the housing and having a function of controlling the opening / closing operation of the switch.
The control means may be configured to determine a boost ratio of the booster circuit by controlling an open / close operation of the switch spontaneously or based on information from the outside of the battery system. preferable.
Thereby, the voltage output from the battery system can be controlled spontaneously or based on information from the outside, and an optimum voltage for the load can be output.

本発明の電池システムでは、駆動用モータに交流電力を供給するインバータ部に接続して使用されるものであり、
前記制御手段は、前記駆動用モータが発生すべき出力に応じて、前記昇圧回路の昇圧比を決定するよう構成されていることが好ましい。
これにより、駆動用モータが発生すべき出力に応じて、駆動用モータに電力を供給する電源として最適な電池システムを提供することができる。 In the battery system of the present invention, it is used by being connected to an inverter unit that supplies AC power to the drive motor,
It is preferable that the control means is configured to determine a boost ratio of the booster circuit in accordance with an output to be generated by the drive motor.
As a result, it is possible to provide an optimum battery system as a power source for supplying power to the drive motor in accordance with the output to be generated by the drive motor.

本発明の電池システムでは、前記アモルファス磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス金属を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、磁心が、飽和磁束密度が高く、かつ、低磁場から高磁場まで比較的高い透磁率を示すものとなる。これにより、磁心およびリアクトルをより小型化することができる。
本発明の電池システムでは、前記アモルファス磁性粉末の粒径は、１５０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、磁心において、渦電流が流れる経路を特に短縮することができるため、渦電流損失のさらなる低減を図ることができる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the amorphous magnetic powder is composed mainly of an Fe—Si—B based amorphous metal.
Thereby, the magnetic core has a high saturation magnetic flux density and exhibits a relatively high magnetic permeability from a low magnetic field to a high magnetic field. Thereby, a magnetic core and a reactor can be reduced further.
In the battery system of the present invention, the amorphous magnetic powder preferably has a particle size of 150 μm or less.
Thereby, in the magnetic core, since the path through which the eddy current flows can be particularly shortened, the eddy current loss can be further reduced.

本発明の電池システムでは、前記磁心は、２００Ａの直流を重畳したときのインダクタンスが、直流を重畳しなかったときのインダクタンスの５〜２０％となるものであることが好ましい。
これにより、直流重畳特性に特に優れた磁心が得られる。そして、このような磁心を備えた昇圧回路は、高電流であっても、確実に昇圧可能なものとなる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the magnetic core has an inductance when a direct current of 200 A is superimposed and 5 to 20% of an inductance when the direct current is not superimposed.
As a result, a magnetic core particularly excellent in DC superposition characteristics can be obtained. A booster circuit having such a magnetic core can reliably boost a voltage even at a high current.

本発明の電池システムでは、前記磁心は、１００ｋＨｚの交流を印加したときの透磁率が、５０Ｈｚの交流を印加したときの透磁率の７０％以上となるものであることが好ましい。
これにより、磁心は、低周波から高周波まで安定した透磁率を示すものとなる。したがって、このような磁心を備えた昇圧回路では、スイッチング周波数の設定値の幅を広くしても、確実に昇圧することができる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the magnetic core has a magnetic permeability of 70% or more of a magnetic permeability when an alternating current of 100 kHz is applied.
As a result, the magnetic core exhibits a stable magnetic permeability from a low frequency to a high frequency. Therefore, the booster circuit having such a magnetic core can reliably boost the voltage even if the setting value of the switching frequency is wide.

本発明の電池システムでは、前記電池の電圧を、時間的に連続して昇圧可能であることが好ましい。
これにより、通電を休止することなく、時間的に連続して電池の電圧を昇圧して出力することができる。その結果、例えば、電池システムを、ハイブリッド自動車の車両駆動用モータに電力を供給する電源に適用した場合、車両駆動用モータを長時間にわたって連続駆動することができる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the voltage of the battery can be boosted continuously in time.
Thereby, the voltage of the battery can be boosted and output continuously in time without stopping energization. As a result, for example, when the battery system is applied to a power source that supplies power to a vehicle drive motor of a hybrid vehicle, the vehicle drive motor can be continuously driven for a long time.

本発明の電池システムでは、前記スイッチを開閉する際の周波数を５〜１００ｋＨｚに設定して使用されることが好ましい。
これにより、スイッチング周波数を前記範囲のような高い周波数に設定したとしても、リアクトルの温度上昇を確実に抑制し得る電池システムが得られる。その結果、出力する電圧の調整をより高速かつ高精度に行うことのできる高性能の電池システムが得られる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the frequency when opening and closing the switch is set to 5 to 100 kHz.
Thereby, even if the switching frequency is set to a high frequency such as the above range, a battery system that can reliably suppress the temperature rise of the reactor is obtained. As a result, a high-performance battery system capable of adjusting the output voltage at higher speed and with higher accuracy is obtained.

本発明の電池システムでは、前記電池の電圧は、１００Ｖ以上であることが好ましい。
これにより、１００Ｖ以上の高電圧を出力可能な電池システムが得られる。その結果、電池システムを、例えばハイブリッド自動車のような高電圧を必要とする機器に組み込むことが可能になり、電池システムの用途の拡大を図ることができる。
本発明の電池システムでは、前記スイッチを開閉する際のＯＮデューティは、９５％以下に設定されることが好ましい。
これにより、直流電源の電圧を、より幅広い昇圧比で安定的に昇圧することができる。
本発明の電池システムでは、前記昇圧回路は、前記負荷の大きさによらず、前記直流電源の電圧を連続発振モードで昇圧可能になっていることが好ましい。
これにより、直流電源の電圧を、負荷に対して安定的かつ連続的に高電圧を印加することができる。 In the battery system of the present invention, the voltage of the battery is preferably 100 V or higher.
Thereby, the battery system which can output the high voltage of 100V or more is obtained. As a result, the battery system can be incorporated into a device that requires a high voltage, such as a hybrid vehicle, and the application of the battery system can be expanded.
In the battery system of the present invention, it is preferable that the ON duty when opening and closing the switch is set to 95% or less.
As a result, the voltage of the DC power supply can be stably boosted with a wider boost ratio.
In the battery system of the present invention, it is preferable that the booster circuit can boost the voltage of the DC power supply in a continuous oscillation mode regardless of the size of the load.
Thereby, a high voltage can be stably and continuously applied to the load of the DC power supply.

本発明の電池システムでは、前記リアクトルのインダクタンスは、０．０１〜５ｍＨであることが好ましい。
これにより、負荷に対してより大電力を供給することができる。例えば、電池システムを、ハイブリッド自動車の車両駆動用モータに電力を供給する電源に適用した場合、より大電力を車両駆動用モータに供給することができ、ハイブリッド自動車の走行性能を高めることができる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the inductance of the reactor is 0.01 to 5 mH.
Thereby, more electric power can be supplied with respect to load. For example, when the battery system is applied to a power source that supplies electric power to a vehicle driving motor of a hybrid vehicle, more electric power can be supplied to the vehicle driving motor, and the running performance of the hybrid vehicle can be improved.

本発明の電池システムでは、前記リアクトルの通電中の温度を、−４０℃以上１５０℃以下に維持することができる。
これにより、磁心の磁気特性が著しく低下するのを防止するとともに、熱による磁心の変質・劣化を確実に防止することができる。その結果、直流電源の電圧を、時間的に連続して昇圧可能な昇圧回路が得られる。 In the battery system of the present invention, the temperature during energization of the reactor can be maintained at −40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.
As a result, it is possible to prevent the magnetic properties of the magnetic core from remarkably deteriorating and to reliably prevent alteration and deterioration of the magnetic core due to heat. As a result, a booster circuit capable of continuously boosting the voltage of the DC power supply in terms of time can be obtained.

本発明の電池システムでは、前記磁心は、トロイダル形状をなしていることが好ましい。
これにより、磁束の漏れが少ない磁心が得られる。その結果、漏れ出た磁束が隣接する電子部品に悪影響を及ぼしたり、鉄損が増大したりするのを防止することができる。
本発明の電池システムでは、前記磁心は、全体を一体的に成形することにより作製されたものであることが好ましい。
これにより、磁心は、内部にギャップを有しないギャップレス構造となり、磁束の漏れをより確実に防止することができる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the magnetic core has a toroidal shape.
Thereby, a magnetic core with less magnetic flux leakage is obtained. As a result, it is possible to prevent the leaked magnetic flux from adversely affecting adjacent electronic components and increasing iron loss.
In the battery system of the present invention, it is preferable that the magnetic core is produced by integrally molding the whole.
As a result, the magnetic core has a gapless structure having no gap inside, and can more reliably prevent leakage of magnetic flux.

本発明の電池システムでは、前記筐体は、その少なくとも一部が金属材料で構成されていることが好ましい。
金属材料は、熱伝導性に優れているため、ケースのうち、金属材料で構成された部位から、ケース内の熱を効率よく外部に放出することができる。これにより、ケース内が著しく高温になるのを防止することができる。その結果、ケース内の電池や昇圧回路等が熱による影響で故障したり、機能が低下したりするのを確実に防止することができる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that at least a part of the housing is made of a metal material.
Since the metal material is excellent in thermal conductivity, heat in the case can be efficiently released to the outside from a portion of the case made of the metal material. Thereby, it can prevent that the inside of a case becomes extremely high temperature. As a result, it is possible to reliably prevent a battery, a booster circuit, and the like in the case from being damaged due to the influence of heat or a decrease in function.

本発明の電池システムでは、前記筐体は、前記昇圧回路から発生した熱を、前記筐体の外部に放出するためのヒートシンクの機能を有することが好ましい。
昇圧回路は、発熱量が特に大きいため、筐体がヒートシンクの機能を有することにより、ケース内の温度上昇を特に効果的に抑制することができる。これにより、ケース内の電池や昇圧回路等が熱による影響で故障したり、機能が低下したりするのを確実に防止することができる。
本発明の電池システムでは、前記電池は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池であることが好ましい。
これにより、簡単に充電可能であるとともに、エネルギー密度が特に高い高性能の電池システムが得られる。 In the battery system of the present invention, it is preferable that the casing has a function of a heat sink for releasing heat generated from the booster circuit to the outside of the casing.
Since the booster circuit generates a particularly large amount of heat, the casing has a heat sink function, so that the temperature rise in the case can be particularly effectively suppressed. As a result, it is possible to reliably prevent a battery, a booster circuit, and the like in the case from being damaged due to the influence of heat or a decrease in function.
In the battery system of the present invention, the battery is preferably a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.
As a result, a high-performance battery system that can be easily charged and has a particularly high energy density is obtained.

以下、本発明の電池システムについて、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜電池システム＞
図１は、本発明の電池システムの実施形態を示す概略図（平面図）、図２は、本発明の電池システムが備える昇圧回路の実施形態を示す回路図、図３は、図２に示す昇圧回路が有するリアクトルを説明するための概略図である。 Hereinafter, the battery system of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<Battery system>
FIG. 1 is a schematic diagram (plan view) showing an embodiment of the battery system of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a booster circuit included in the battery system of the present invention, and FIG. 3 is shown in FIG. It is the schematic for demonstrating the reactor which a booster circuit has.

図１に示す電池システム１は、電池（バッテリ）２と、電池２からの出力を開閉するリレー３と、電池２からの電圧を昇圧する昇圧回路４と、電池２の状態をモニターするとともに、リレー３および昇圧回路４の動作を制御する制御部（制御手段）５と、これらを収納するケース（筐体）６とを有する。
すなわち、図１に示す電池システム１は、電池２と昇圧回路４とを同一のケース６内に同梱してなるものである。 A battery system 1 shown in FIG. 1 monitors a state of a battery (battery) 2, a relay 3 that opens and closes an output from the battery 2, a booster circuit 4 that boosts a voltage from the battery 2, and a battery 2. It has a control unit (control means) 5 that controls the operation of the relay 3 and the booster circuit 4, and a case (housing) 6 that houses them.
That is, the battery system 1 shown in FIG. 1 includes a battery 2 and a booster circuit 4 that are packaged in the same case 6.

また、昇圧回路４は、図２に示すように、スイッチング素子（スイッチ）４２、コンデンサ４３、ダイオード４４およびリアクトル４５を備えるチョッパ方式の昇圧回路である。このうち、リアクトル４５の磁心は、アモルファス磁性粉末を、圧粉体密度が５．０〜６．０Ｍｇ／ｍ３になるように圧粉成形した後、非還元性雰囲気中において、４００〜５００℃の温度で１０〜３０分間の熱処理を施すことにより作製されたものである。
このような電池システム１は、電池２の電圧を昇圧回路４によって昇圧し、昇圧された電圧を負荷に対して出力することができる。 The booster circuit 4 is a chopper booster circuit including a switching element (switch) 42, a capacitor 43, a diode 44, and a reactor 45, as shown in FIG. Among these, the magnetic core of the reactor 45 is formed by compacting an amorphous magnetic powder so that the density of the green compact is 5.0 to 6.0 Mg / m 3 and then 400 to 500 ° C. in a non-reducing atmosphere. It is produced by performing a heat treatment at a temperature of 10 to 30 minutes.
Such a battery system 1 can boost the voltage of the battery 2 by the booster circuit 4 and output the boosted voltage to the load.

以下、電池システム１の各部の構成について順次詳述する。
電池２は、直流電源となり得る電池であれば、いかなるものでもよく、例えば、アルカリ電池、マンガン電池、リチウム電池、酸化銀電池のような一次電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池のような二次電池、燃料電池、太陽電池等が挙げられる。
このうち、リチウムイオン電池やニッケル水素電池は、簡単に充電可能であるとともに、エネルギー密度が特に高いことから、高性能の電池システム１を実現し得る電池２として好適に用いられる。 Hereinafter, the configuration of each part of the battery system 1 will be described in detail.
The battery 2 may be any battery as long as it can serve as a direct current power source. For example, a primary battery such as an alkaline battery, a manganese battery, a lithium battery, or a silver oxide battery, a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, a nickel cadmium battery, Secondary batteries such as lead storage batteries, fuel cells, solar cells, and the like can be given.
Among these, a lithium ion battery and a nickel metal hydride battery can be easily charged and have a particularly high energy density. Therefore, the lithium ion battery and the nickel metal hydride battery are preferably used as the battery 2 capable of realizing the high-performance battery system 1.

リレー３は、電池２と昇圧回路４との間に設けられている。
このようなリレー３は、電池２から昇圧回路４への出力を開閉するものである。電池システム１内にリレー３を設けることにより、例えば、短絡等によって電池２から昇圧回路４に向けて想定以上の高電圧が出力された場合でも、この高電圧が昇圧回路４に供給されるのを防止することができる。これにより、昇圧回路４や電池システム１に接続された機器が、想定以上の高電圧が供給されることによって破壊されるのを防止することができる。
このようなリレー３としては、直流電流を短時間に遮断し得る機器であればよく、例えば、各種開閉器、各種遮断器等で置き換えてもよい。
なお、リレー３は必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
昇圧回路４は、前述したように、スイッチング素子４２、コンデンサ４３、ダイオード４４およびリアクトル４５を備えている。
なお、昇圧回路４については、後に詳述する。 The relay 3 is provided between the battery 2 and the booster circuit 4.
Such a relay 3 opens and closes the output from the battery 2 to the booster circuit 4. By providing the relay 3 in the battery system 1, for example, even when a higher voltage than expected is output from the battery 2 to the booster circuit 4 due to a short circuit or the like, this high voltage is supplied to the booster circuit 4. Can be prevented. Thereby, it is possible to prevent the devices connected to the booster circuit 4 and the battery system 1 from being destroyed by supplying a higher voltage than expected.
Such a relay 3 may be any device that can cut off a direct current in a short time, and may be replaced with, for example, various switches or various circuit breakers.
The relay 3 may be provided as necessary and may be omitted.
As described above, the booster circuit 4 includes the switching element 42, the capacitor 43, the diode 44, and the reactor 45.
The booster circuit 4 will be described in detail later.

制御部５は、電池２の状態（例えば、電圧、温度等）をモニターするとともに、リレー３および昇圧回路４の動作を制御する。
このような制御部５は、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路で構成される。
このような制御部５は、内蔵するプログラムに応じて、すなわち自発的に、リレー３の開閉や、昇圧回路４の動作を制御することにより、昇圧回路４による昇圧比を制御し、昇圧回路４に所望の電圧を出力させることができる。 The control unit 5 monitors the state of the battery 2 (for example, voltage, temperature, etc.) and controls the operation of the relay 3 and the booster circuit 4.
Such a control part 5 is comprised by integrated circuits, such as IC and LSI, for example.
Such a control unit 5 controls the boost ratio by the booster circuit 4 by controlling the opening and closing of the relay 3 and the operation of the booster circuit 4 according to the built-in program, that is, voluntarily. Can output a desired voltage.

また、制御部５は、電池システム１の外部に設けられた機器と接続されていてもよい。これにより、外部機器からの情報に基づいて、電池システム１が出力する電圧を制御し、負荷にとって最適な電圧を出力することができる。
さらに、制御部５は、電池２の状態に応じて、リレー３や昇圧回路４の動作を制御することができる。このため、例えば、電池２が短絡を生じたり、電池２の温度が高くなり過ぎたりしても、そのような電池２の状態を検出して、リレー３を切断したり、昇圧回路４の昇圧比を下げたりすることにより、電池システム１や外部機器に悪影響が及ぶのを防止することができる。
なお、制御部５は、必ずしもケース６内に設けられなくてもよく、ケース６の外表面に設けたり、ケース６の外部に設けられた同等の機能を有する機器で代替することもできる。 Further, the control unit 5 may be connected to a device provided outside the battery system 1. Thereby, based on the information from an external apparatus, the voltage which the battery system 1 outputs can be controlled, and the voltage optimal for load can be output.
Further, the control unit 5 can control the operation of the relay 3 and the booster circuit 4 according to the state of the battery 2. For this reason, for example, even if the battery 2 is short-circuited or the temperature of the battery 2 becomes too high, such a state of the battery 2 is detected and the relay 3 is disconnected, or the booster circuit 4 is boosted. By reducing the ratio, it is possible to prevent the battery system 1 and external devices from being adversely affected.
Note that the control unit 5 does not necessarily have to be provided in the case 6, and can be replaced by an apparatus having an equivalent function provided on the outer surface of the case 6 or provided outside the case 6.

ケース６は、図１に示すように、電池２、リレー３、昇圧回路４および制御部５を収納する筐体である。
このようなケース６の形状は、電池２、リレー３、昇圧回路４および制御部５を同梱し得るような内容積を有する形状であればよく、例えば、直方体形状、立方体形状、球形状、柱状等の各種立体形状とされる。 As shown in FIG. 1, the case 6 is a housing that houses the battery 2, the relay 3, the booster circuit 4, and the control unit 5.
The shape of the case 6 may be a shape having an internal volume that can enclose the battery 2, the relay 3, the booster circuit 4, and the control unit 5, for example, a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, a spherical shape, Various three-dimensional shapes such as columnar shapes are used.

また、ケース６を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼のようなＦｅ系、チタン系、アルミニウム系、銅系、ニッケル系、マグネシウム系、亜鉛系のような各種金属材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アラミド系樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の樹脂系材料、ケイ酸ガラス（石英ガラス）、ケイ酸アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、鉛（アルカリ）ガラス、バリウムガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス系材料、アルミナ、ジルコニア、フェライト、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのようなセラミックス系材料、グラファイトのような炭素系材料、またはこれらの各材料の１種または２種以上を組み合わせた複合材料等が挙げられる。   Further, the material constituting the case 6 is not particularly limited. For example, various metals such as Fe-based carbon steel and stainless steel, titanium-based, aluminum-based, copper-based, nickel-based, magnesium-based, and zinc-based metals. Materials, polyolefin such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), cyclic polyolefin, modified polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, polyimide, polyamideimide, Polycarbonate, poly- (4-methylpentene-1), ionomer, acrylic resin, polymethyl methacrylate, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), acrylonitrile-styrene copolymer (AS resin), butadiene-s Rene copolymer, polyoxymethylene, polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate (PBT), polycyclohexane terephthalate (PCT), etc. Polyester, polyether, polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide, polyacetal (POM), polyphenylene oxide, modified polyphenylene oxide, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyarylate, Aromatic polyester (liquid crystal polymer), polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, other fluororesins, styrene, poly Various thermoplastic elastomers such as olefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyester, polyamide, polybutadiene, trans polyisoprene, fluoro rubber, chlorinated polyethylene, epoxy resin, phenol resin, urea resin, melamine Resins, aramid resins, unsaturated polyesters, silicone resins, polyurethanes, etc., or their main copolymers, blends, resin alloys such as polymer alloys, silicate glass (quartz glass), alkali silicate glass, Glass-based materials such as soda lime glass, potassium lime glass, lead (alkali) glass, barium glass, borosilicate glass, alumina, zirconia, ferrite, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, titanium nitride, silicon carbide, boron carbide , Titanium carbide, Examples thereof include ceramic materials such as tungsten carbide, carbon materials such as graphite, and composite materials obtained by combining one or more of these materials.

なお、ケース６の少なくとも一部が金属材料で構成されているのが好ましく、全部が金属材料で構成されているのがより好ましい。金属材料は、熱伝導性に優れているため、この金属材料で構成された部位から、ケース６内の熱を効率よく外部に放出することができる。これにより、ケース６内が著しく高温になるのを防止することができる。
また、金属材料で構成された部位は、ケース６のうち、昇圧回路４の近傍に設けられているのが好ましく、リアクトル４５の近傍に設けられているのがより好ましい。これにより、ケース６は、昇圧回路４やリアクトル４５から発生した熱を、ケース６の外部に放出するためのヒートシンクとしての機能を有するものとなる。すなわち、昇圧回路４は、電池２やリレー３等に比べて発熱量が大きく、昇圧回路４の中でもリアクトル４５の発熱量は特に大きいため、ケース６がヒートシンクとしての機能を有していることにより、ケース６内の温度上昇を特に効果的に抑制することができる。その結果、電池２、リレー３、昇圧回路４および制御部５等が、熱による影響で故障したり、機能が低下したりするのを確実に防止することができる。 In addition, it is preferable that at least a part of the case 6 is made of a metal material, and it is more preferable that the entire case 6 is made of a metal material. Since the metal material is excellent in thermal conductivity, the heat in the case 6 can be efficiently released to the outside from the portion made of the metal material. Thereby, it can prevent that the inside of case 6 becomes extremely high temperature.
Further, the portion made of a metal material is preferably provided in the case 6 in the vicinity of the booster circuit 4, and more preferably in the vicinity of the reactor 45. As a result, the case 6 has a function as a heat sink for releasing heat generated from the booster circuit 4 and the reactor 45 to the outside of the case 6. That is, the booster circuit 4 generates a larger amount of heat than the battery 2, the relay 3, etc., and the reactor 45 has a particularly large amount of heat generated in the booster circuit 4, so that the case 6 has a function as a heat sink. The temperature rise in the case 6 can be particularly effectively suppressed. As a result, it is possible to reliably prevent the battery 2, the relay 3, the booster circuit 4, the control unit 5, and the like from being damaged due to the influence of heat or from being deteriorated in function.

また、ケース６には、昇圧回路４の出力側とケース６の外部とを接続するためのコネクタ６１を備えている。このコネクタ６１は、外部機器に導通する端子（図示せず）を有する雄コネクタ６１１と、この雄コネクタ６１１が嵌合することにより、外部機器と昇圧回路４との導通をとり得る雌コネクタ６１２とで構成されており、これらは、着脱自在である。すなわち、コネクタ６１によれば、雄コネクタ６１１と雌コネクタ６１２とを結合し、昇圧回路４と外部機器とを簡単に導通したり、雄コネクタ６１１と雌コネクタ６１２とを分離し、昇圧回路４と外部機器とを簡単に分離したりすることができる。   The case 6 includes a connector 61 for connecting the output side of the booster circuit 4 and the outside of the case 6. The connector 61 includes a male connector 611 having a terminal (not shown) that conducts to an external device, and a female connector 612 that can establish electrical continuity between the external device and the booster circuit 4 by fitting the male connector 611. These are detachable. That is, according to the connector 61, the male connector 611 and the female connector 612 are coupled, and the booster circuit 4 and the external device are simply conducted, or the male connector 611 and the female connector 612 are separated, The external device can be easily separated.

ここで、昇圧回路４について詳しく説明する。
図２に示す昇圧回路４は、前述したように、スイッチング素子４２、コンデンサ４３、ダイオード４４およびリアクトル４５を備えるチョッパ方式の昇圧回路である。
図２に示すスイッチング素子４２は、電池２に対して並列に接続されている。すなわち、スイッチング素子４２は、電池２の正極側に接続された正極側ライン４０１と、電池２の負極側に接続された負極側ライン４０２とを介して、電池２に接続されている。そして、このようなスイッチング素子４２は、正極側ライン４０１から負極側ライン４０２への電流のＯＮ／ＯＦＦ制御を担っている。
このようなスイッチング素子４２には、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のようなバイポーラトランジスタ、金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のような電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、サイリスタ、ＳＣＲ等を用いることができる。 Here, the booster circuit 4 will be described in detail.
The booster circuit 4 shown in FIG. 2 is a chopper booster circuit including the switching element 42, the capacitor 43, the diode 44, and the reactor 45 as described above.
The switching element 42 shown in FIG. 2 is connected to the battery 2 in parallel. That is, the switching element 42 is connected to the battery 2 via the positive electrode side line 401 connected to the positive electrode side of the battery 2 and the negative electrode side line 402 connected to the negative electrode side of the battery 2. Such a switching element 42 is responsible for ON / OFF control of the current from the positive electrode side line 401 to the negative electrode side line 402.
Examples of the switching element 42 include a bipolar transistor such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a field effect transistor (FET) such as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), a thyristor, and an SCR. Can be used.

また、スイッチング素子４２には、特に、ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴを用いるのが好ましい。これらのスイッチング素子によれば、比較的大きな電力のスイッチングを高速で行うことができる。このため、昇圧回路４に流れる電流の制御をより高速かつ高精度に行うことができる。
また、本実施形態にかかる昇圧回路４は、スイッチング素子４２を跨ぐように設けられたコンデンサ４２５を有している。 The switching element 42 is particularly preferably an IGBT or a MOSFET. According to these switching elements, a relatively large amount of power can be switched at high speed. For this reason, the current flowing through the booster circuit 4 can be controlled at higher speed and with higher accuracy.
The booster circuit 4 according to the present embodiment includes a capacitor 425 provided so as to straddle the switching element 42.

コンデンサ４３は、スイッチング素子４２の負荷側に設けられ、電池２に対して並列に接続されている。コンデンサ４３は、負荷に供給される電力の一部を一時的に充電し、スイッチング素子４２のＯＮ／ＯＦＦ制御に応じて放電することにより、充電していた電力を負荷に供給する。
このようなコンデンサ４３には、例えば、図２に示すような電界コンデンサの他、フィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ等を用いることができる。 The capacitor 43 is provided on the load side of the switching element 42 and is connected in parallel to the battery 2. The capacitor 43 temporarily charges part of the power supplied to the load and discharges it according to the ON / OFF control of the switching element 42, thereby supplying the charged power to the load.
As such a capacitor 43, for example, a film capacitor, a ceramic capacitor, or the like can be used in addition to the electric field capacitor as shown in FIG.

ダイオード４４は、正極側ライン４０１上のスイッチング素子４２とコンデンサ４３との間に、直列に接続されている。このとき、ダイオード４４のアノードが電池２側に、カソードが負荷側に、それぞれ接続されている。ダイオード４４は、正極側ライン４０１上の電流の方向を制御し、負荷側から電池２側への電流を阻止する。
このようなダイオード４４は、特に限定されず、整流作用のある各種素子で代替することもできる。 The diode 44 is connected in series between the switching element 42 on the positive electrode side line 401 and the capacitor 43. At this time, the anode of the diode 44 is connected to the battery 2 side, and the cathode is connected to the load side. The diode 44 controls the direction of the current on the positive electrode side line 401 and blocks the current from the load side to the battery 2 side.
Such a diode 44 is not particularly limited, and can be replaced with various elements having a rectifying action.

リアクトル４５は、正極側ライン４０１上の電池２とスイッチング素子４２との間に、直列に接続されている。リアクトル４５は、電池２からの電流を、スイッチング素子４２によってＯＮ／ＯＦＦ制御されることによって発生する自己誘導起電力を充電する。そして、スイッチング素子４２のＯＮ／ＯＦＦ制御に応じて放電することにより、充電していた電力を負荷に供給する。   The reactor 45 is connected in series between the battery 2 on the positive electrode side line 401 and the switching element 42. Reactor 45 charges a self-induced electromotive force generated by ON / OFF control of current from battery 2 by switching element 42. Then, by discharging according to the ON / OFF control of the switching element 42, the charged electric power is supplied to the load.

以下、リアクトル４５について詳述する。
図３に示すリアクトル４５は、圧粉磁心（コア）４５１と、圧粉磁心４５１の外周に沿って螺旋状に巻き回された導線（コイル）４５２とを有する。
このうち、圧粉磁心４５１は、アモルファス金属で構成された軟磁性粉末４５１０をバインダ４５１１で結着してなる加圧成形体で構成されている。アモルファス金属は保磁力が小さいため、軟磁性粉末４５１０を含む圧粉磁心４５１は、ヒステリシス損失の小さいものとなる。 Hereinafter, the reactor 45 will be described in detail.
A reactor 45 shown in FIG. 3 includes a dust core (core) 451 and a conductive wire (coil) 452 spirally wound along the outer periphery of the dust core 451.
Among these, the powder magnetic core 451 is composed of a pressure-molded body formed by binding soft magnetic powder 4510 composed of amorphous metal with a binder 4511. Since amorphous metal has a small coercive force, the dust core 451 including the soft magnetic powder 4510 has a small hysteresis loss.

具体的には、（ａ）アモルファス金属で構成された圧粉磁心４５１と、（ｂ）Ｆｅ−Ｓｉ系の結晶金属材料で構成された従来の圧粉磁心とについて、磁気特性（Ｂ−Ｈ特性）を評価すると、圧粉磁心４５１は、図４に示すように、従来の圧粉磁心に比べて、ヒステリシス損失を低減することができる。なお、図４は、前記（ａ）、（ｂ）における磁化曲線（Ｂ−Ｈ特性）を示すグラフである。   Specifically, the magnetic properties (BH characteristics) of (a) a dust core 451 made of amorphous metal and (b) a conventional dust core made of Fe-Si based crystalline metal material are used. ), The dust core 451 can reduce the hysteresis loss as compared with the conventional dust core as shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing the magnetization curves (BH characteristics) in (a) and (b).

また、アモルファス金属は、結晶金属に比べて比抵抗が大きいため、軟磁性粉末４５１０に渦電流が生じ難くなる。これにより、圧粉磁心４５１の渦電流損失を低減することもできる。
さらに、圧粉磁心４５１では、軟磁性粉末４５１０の各粒子間にバインダ４５１１が介在しているので、粒子間が確実に絶縁される。その結果、圧粉磁心４５１では、発生する渦電流が各粒子間で分断されることとなるため、リアクトル４５全体において渦電流損失のさらなる低減を図ることができる。 In addition, since amorphous metal has a higher specific resistance than crystalline metal, eddy current is less likely to occur in soft magnetic powder 4510. Thereby, the eddy current loss of the dust core 451 can also be reduced.
Further, in the dust core 451, the binder 4511 is interposed between the particles of the soft magnetic powder 4510, so that the particles are reliably insulated. As a result, in the dust core 451, the generated eddy current is divided between the particles, and therefore, the eddy current loss can be further reduced in the reactor 45 as a whole.

以上のことから、圧粉磁心４５１において、主にヒステリシス損失と渦電流損失とからなる鉄損を低減することができる。
なお、鉄損の小さい圧粉磁心４５１によれば、リアクトル４５において、鉄損に伴うジュール熱の発生を抑制することができる。これにより、圧粉磁心４５１の温度上昇を抑制することができる。その結果、温度上昇に伴う電池２、リレー３、昇圧回路４および制御部５等の故障、機能低下を確実に防止することができる。 From the above, in the dust core 451, iron loss mainly composed of hysteresis loss and eddy current loss can be reduced.
In addition, according to the dust core 451 with a small iron loss, generation | occurrence | production of the Joule heat accompanying a core loss can be suppressed in the reactor 45. FIG. Thereby, the temperature rise of the dust core 451 can be suppressed. As a result, it is possible to reliably prevent failure and functional deterioration of the battery 2, the relay 3, the booster circuit 4, the control unit 5 and the like due to temperature rise.

また、アモルファス金属で構成された軟磁性粉末４５１０を有する圧粉磁心４５１は、飽和磁束密度が高く、かつ、低磁場から高磁場まで比較的高い透磁率を示すものとなる。これにより、圧粉磁心４５１およびリアクトル４５をより小型化することができる。
また、圧粉磁心４５１は、その全体が一体的に成形されて作製されている。これにより、圧粉磁心４５１は、内部にギャップを有しないギャップレス構造となり、磁束の漏れをより確実に防止することができる。 Further, the dust core 451 having the soft magnetic powder 4510 made of amorphous metal has a high saturation magnetic flux density and a relatively high magnetic permeability from a low magnetic field to a high magnetic field. Thereby, the powder magnetic core 451 and the reactor 45 can be further reduced in size.
Further, the whole of the dust core 451 is integrally formed. Thereby, the dust core 451 has a gapless structure without a gap therein, and can more reliably prevent leakage of magnetic flux.

また、従来、帯状のアモルファス金属（アモルファスリボン）を複数枚積層してなる磁心や、珪素鋼板を積層してなる磁心等が用いられていたが、これらの磁心は、層間において電磁騒音が発生するという問題を抱えていた。これに対して、圧粉磁心４５１は、層間が存在しないため、電磁騒音の発生を確実に防止することができる。したがって、加圧成形体で構成された圧粉磁心４５１は、より低騒音のものとなる。   Conventionally, a magnetic core formed by laminating a plurality of strip-shaped amorphous metals (amorphous ribbons), a magnetic core formed by laminating silicon steel plates, and the like have been used, but these magnetic cores generate electromagnetic noise between layers. I had a problem. On the other hand, since the dust core 451 does not have an interlayer, generation of electromagnetic noise can be reliably prevented. Therefore, the powder magnetic core 451 formed of the pressure-molded body has a lower noise.

また、圧粉磁心４５１は、その平面視形状が、好ましくは図３に示すようなトロイダル形状とされる。トロイダル形状の磁心は、その他の形状の磁心に比べて磁束の漏れが少ない。このため、漏れ出た磁束が隣接する電子部品に悪影響を及ぼしたり、鉄損が増大するのを防止することができる。
ここで、本発明の電池システムが備える圧粉磁心４５１は、前述したように、軟磁性粉末４５１０を、圧粉体密度が５．０〜６．０Ｍｇ／ｍ３になるように圧粉成形した後、非還元性雰囲気中において、４００〜５００℃の温度で１０〜３０分間の熱処理を施すことにより作製されたものであるという特徴を有する。 The dust core 451 has a toroidal shape as shown in FIG. 3 in a plan view. The toroidal core has less magnetic flux leakage than other cores. For this reason, it is possible to prevent the leaked magnetic flux from adversely affecting adjacent electronic components and increasing iron loss.
Here, in the dust core 451 included in the battery system of the present invention, as described above, the soft magnetic powder 4510 is dust-molded so that the density of the dust compact becomes 5.0 to 6.0 Mg / m 3 . Then, it has the characteristics that it was produced by performing the heat processing for 10 to 30 minutes at the temperature of 400-500 degreeC in non-reducing atmosphere.

以下、圧粉磁心４５１の製造方法について説明する。
圧粉磁心４５１は、軟磁性粉末４５１０とバインダ４５１１との混合物を、各種成形方法を用いて成形することにより作製することができるが、この成形方法としては、例えば、プレス成形法、射出成形法、押出成形法等が挙げられる。
ここでは、一例として、プレス成形法により圧粉磁心４５１を作製する方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the dust core 451 will be described.
The dust core 451 can be produced by molding a mixture of the soft magnetic powder 4510 and the binder 4511 using various molding methods. Examples of the molding method include a press molding method and an injection molding method. And an extrusion molding method.
Here, as an example, a method for producing the dust core 451 by a press molding method will be described.

［１］まず、軟磁性粉末４５１０とバインダ４５１１とを用意する。そして、軟磁性粉末４５１０の各粒子の表面をバインダ４５１１で被覆する。
ここで、軟磁性粉末４５１０を構成するアモルファス金属としては、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系等の各アモルファス金属が挙げられる。
これらの中でも、特に、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス金属が好ましい。Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス金属は、保磁力が特に小さいものである。このため、圧粉磁心４５１のヒステリシス損失の低減を図ることができる。 [1] First, a soft magnetic powder 4510 and a binder 4511 are prepared. Then, the surface of each particle of the soft magnetic powder 4510 is covered with a binder 4511.
Here, examples of the amorphous metal constituting the soft magnetic powder 4510 include Fe—Si—B, Fe—B, Fe—Si—B—C, Fe—Si—B—Cr, Fe—Si, and the like. Examples include amorphous metals such as -B-Cr-C, Fe-Co-Si-B, Fe-Zr-B, Fe-Ni-Mo-B, and Ni-Fe-Si-B.
Among these, an Fe—Si—B based amorphous metal is particularly preferable. The Fe—Si—B amorphous metal has a particularly small coercive force. For this reason, the hysteresis loss of the dust core 451 can be reduced.

また、このようなＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス金属は、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉを４〜９重量％程度の含有率で含みＢを１〜５重量％程度の含有率で含むものが好ましく、Ｆｅを主成分とし、Ｓｉを４．５〜８．５重量％程度の含有率で含み、Ｂを２〜４重量％程度の含有率で含むものがより好ましい。このような組成のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス金属は、保磁力が特に小さいため、圧粉磁心４５１のヒステリシス損失を特に小さくすることができる。
なお、軟磁性粉末４５１０を構成するアモルファス金属は、その他の成分、例えば、製造過程で不可避的に混入する成分（不可避不純物）を含んでいてもよい。その場合、その他の成分の含有率の総和は、１重量％以下とするのが好ましい。 Further, such an Fe-Si-B-based amorphous metal preferably contains Fe as a main component, Si is contained in a content of about 4 to 9% by weight, and B is contained in a content of about 1 to 5% by weight. More preferably, Fe is the main component, Si is contained in a content of about 4.5 to 8.5% by weight, and B is contained in a content of about 2 to 4% by weight. Since the Fe—Si—B-based amorphous metal having such a composition has a particularly small coercive force, the hysteresis loss of the dust core 451 can be particularly reduced.
Note that the amorphous metal constituting the soft magnetic powder 4510 may contain other components, for example, components inevitably mixed in the manufacturing process (unavoidable impurities). In this case, the total content of other components is preferably 1% by weight or less.

このような軟磁性粉末４５１０は、いかなる方法で製造されたものでもよいが、例えば、アトマイズ法、冷却ロール法等の方法で製造されたものを用いることができる。
このうち、圧粉磁心４５１に用いる軟磁性粉末４５１０としては、アトマイズ法で製造されたものが好ましく用いられる。
アトマイズ法は、溶融物（溶湯）を、冷却媒（液体やガス等）に衝突させることにより粉末化する方法である。溶湯は、噴霧されたり、冷却媒と衝突させることにより、微細な液滴となるとともに、この液滴が冷却媒と接触することにより急速に冷却され固化する。このとき、液滴の冷却が極めて急速に行われるため、各原子が液体状態の無秩序な原子配置を保存したまま急速に固化に至る。その結果、アモルファス金属で構成された軟磁性粉末４５１０を効率よく製造することができる。
なお、アトマイズ法としては、例えば、水アトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法、ガスアトマイズ法、真空溶解ガスアトマイズ法、ガス−水アトマイズ法、超音波アトマイズ法等が挙げられる。 Such a soft magnetic powder 4510 may be produced by any method, but for example, those produced by a method such as an atomizing method or a cooling roll method can be used.
Among these, as the soft magnetic powder 4510 used for the dust core 451, those manufactured by the atomizing method are preferably used.
The atomization method is a method in which a melt (molten metal) is pulverized by colliding with a cooling medium (liquid or gas). When the molten metal is sprayed or collides with a cooling medium, the molten metal becomes fine droplets, and when the droplets come into contact with the cooling medium, the molten metal is rapidly cooled and solidified. At this time, since the droplets are cooled very rapidly, each atom rapidly solidifies while maintaining the disordered atomic arrangement in the liquid state. As a result, the soft magnetic powder 4510 made of amorphous metal can be efficiently manufactured.
Examples of the atomizing method include a water atomizing method, a high-speed rotating water atomizing method, a gas atomizing method, a vacuum dissolution gas atomizing method, a gas-water atomizing method, and an ultrasonic atomizing method.

また、軟磁性粉末４５１０の粒径は、その組成や製造条件によって多少は異なるが、１５０μｍ以下であるのが好ましく、５３μｍ以下であるのがより好ましい。軟磁性粉末４５１０の粒径を前記範囲内とすることにより、渦電流が流れる経路を特に短縮することができるため、圧粉磁心４５１における渦電流損失のさらなる低減を図ることができる。
さらに、軟磁性粉末４５１０の粒径が前記範囲内であれば、負荷が軽くなったとき、リアクトル４５のインダクタンスがより大きくなるので、高周波リップルの高さをより低くすることができる。 The particle size of the soft magnetic powder 4510 varies somewhat depending on the composition and production conditions, but is preferably 150 μm or less, and more preferably 53 μm or less. By setting the particle size of the soft magnetic powder 4510 within the above range, the path through which the eddy current flows can be particularly shortened, so that the eddy current loss in the dust core 451 can be further reduced.
Furthermore, if the particle diameter of the soft magnetic powder 4510 is within the above range, the inductance of the reactor 45 becomes larger when the load becomes lighter, so that the height of the high-frequency ripple can be further reduced.

なお、軟磁性粉末４５１０の下限値は、特に限定されないが、好ましくは２５μｍとされる。軟磁性粉末４５１０がこの下限値未満の粒径の粉末のみで構成されていると、軟磁性粉末４５１０を加圧成形する際に、軟磁性粉末４５１０の圧縮性が著しく悪化するおそれがある。このため、得られる圧粉体の密度が著しく低下し、最終的に得られる圧粉磁心４５１のインダクタンスの絶対値が小さくなりすぎるおそれがある。   The lower limit value of the soft magnetic powder 4510 is not particularly limited, but is preferably 25 μm. If the soft magnetic powder 4510 is composed only of powder having a particle size less than this lower limit, the compressibility of the soft magnetic powder 4510 may be significantly deteriorated when the soft magnetic powder 4510 is pressure-molded. For this reason, the density of the obtained powder compact is remarkably lowered, and the absolute value of the inductance of the finally obtained powder magnetic core 451 may be too small.

一方、バインダ４５１１としては、例えば、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸カドミウムのようなリン酸塩、ケイ酸ナトリウムのようなケイ酸塩（水ガラス）、酸化ケイ素等の無機バインダ、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等の有機バインダ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、バインダ４５１１としては、特に、無機バインダを用いるのが好ましい。これにより、圧粉磁心４５１の耐熱性および絶縁性を高めることができる。 On the other hand, as the binder 4511, for example, magnesium phosphate, calcium phosphate, zinc phosphate, manganese phosphate, phosphate such as cadmium phosphate, silicate (water glass) such as sodium silicate, silicon oxide, etc. Inorganic binders, silicone resins, epoxy resins, phenolic resins, polyamide resins, polyimide resins, polyphenylene sulfide resins, and other organic binders, etc., and combinations of one or more of these Can be used.
Among these, as the binder 4511, it is particularly preferable to use an inorganic binder. Thereby, the heat resistance and insulation of the powder magnetic core 451 can be improved.

なお、バインダ４５１１の重量は、バインダ４５１１の組成に応じて若干異なるが、軟磁性粉末４５１０の重量１ｋｇ当たり０．５〜５０ｇ程度であるのが好ましく、１０〜３０ｇ程度であるのがより好ましい。
また、軟磁性粉末４５１０の各粒子の表面をバインダ４５１１で被覆する方法としては、特に限定されないが、例えば、軟磁性粉末４５１０とバインダ４５１１との混合物を、ボールミルのような各種混合法で混合したり、噴霧法、転動法、転動流動法のような各種造粒法等を用いて造粒したりする方法が挙げられる。 The weight of the binder 4511 varies slightly depending on the composition of the binder 4511, but is preferably about 0.5 to 50 g, more preferably about 10 to 30 g, per 1 kg of the soft magnetic powder 4510.
Further, the method of coating the surface of each particle of the soft magnetic powder 4510 with the binder 4511 is not particularly limited. For example, a mixture of the soft magnetic powder 4510 and the binder 4511 is mixed by various mixing methods such as a ball mill. And granulation using various granulation methods such as spraying, rolling, and rolling fluidization.

［２］次に、プレス成形装置のキャビティ内に、表面をバインダ４５１１で被覆した軟磁性粉末４５１０を投入し、プレス成形する。これにより、圧粉体を得る。
ここで、プレス成形の際の荷重は、プレス成形後の圧粉体の密度が５．０〜６．０Ｍｇ／ｍ３になるように調整されるのが好ましい。この場合、事前に、荷重を何段階かに変えてプレス成形を行い、得られた圧粉体の密度を測定することにより、プレス成形の荷重と圧粉体の密度との関係を把握しておけばよい。 [2] Next, soft magnetic powder 4510 whose surface is coated with a binder 4511 is put into a cavity of a press molding apparatus and press molded. Thereby, a green compact is obtained.
Here, the load at the time of press molding is preferably adjusted so that the density of the green compact after press molding is 5.0 to 6.0 Mg / m 3 . In this case, change the load in several stages, perform press molding, and measure the density of the resulting green compact to understand the relationship between the press molding load and the density of the green compact. Just keep it.

プレス成形の荷重を前記範囲内とすることにより、例えば、８００００Ａ／ｍの高磁場においても、磁束密度が飽和しない圧粉磁心４５１が得られる。これにより、低磁場側から高磁場側まで、比較的高い透磁率を示す圧粉磁心４５１が得られる。このような特性は、圧粉磁心４５１の内部に適度な量の気孔が分散していることにより得られるものである。そして、このような圧粉磁心４５１を備えた昇圧回路４は、電池２の電圧を、より安定的に昇圧可能なものとなる。
なお、圧粉体の密度が前記下限値を下回った場合、圧粉磁心４５１の透磁率が全体的に低くなりすぎるおそれがある。一方、圧粉体の密度が前記上限値を上回った場合、高磁場側において圧粉磁心４５１の磁束密度が飽和してしまい、透磁率が小さくなるおそれがある。 By setting the press molding load within the above range, for example, a dust core 451 in which the magnetic flux density is not saturated even in a high magnetic field of 80000 A / m can be obtained. Thereby, the powder magnetic core 451 which shows comparatively high magnetic permeability from the low magnetic field side to the high magnetic field side is obtained. Such a characteristic is obtained when a moderate amount of pores are dispersed inside the dust core 451. And the booster circuit 4 provided with such a dust core 451 can boost the voltage of the battery 2 more stably.
If the density of the green compact is below the lower limit, the magnetic permeability of the powder magnetic core 451 may be too low overall. On the other hand, when the density of the green compact exceeds the upper limit, the magnetic flux density of the powder magnetic core 451 is saturated on the high magnetic field side, which may reduce the magnetic permeability.

［３］次に、得られた圧粉体に対し、非還元性雰囲気中において熱処理を施す。これにより、圧粉磁心４５１が得られる。
この熱処理の条件は、温度が４００〜５００℃で、１０〜３０分間程度であるのが好ましい。このような条件で圧粉体に熱処理を施すことにより、ヒステリシス現象をほとんど示さない圧粉磁心４５１が得られる。したがって、このような圧粉磁心４５１は、ヒステリシス損失が特に抑制されたものとなる。 [3] Next, the obtained green compact is heat-treated in a non-reducing atmosphere. Thereby, the dust core 451 is obtained.
The heat treatment is preferably performed at a temperature of 400 to 500 ° C. for about 10 to 30 minutes. By subjecting the green compact to heat treatment under such conditions, a powder magnetic core 451 that hardly exhibits a hysteresis phenomenon is obtained. Therefore, such a powder magnetic core 451 is one in which hysteresis loss is particularly suppressed.

なお、熱処理の温度や時間が前記下限値を下回ると、プレス成形による歪みの除去が不十分となり、圧粉磁心４５１のヒステリシス損失が増大するおそれがある。一方、熱処理の温度や時間が前記上限値を上回ると、圧粉体の結晶化が始まり、圧粉磁心４５１のヒステリシス損失が増大するおそれがある。
また、熱処理を行う雰囲気は、前述したように、非還元性雰囲気中とされるが、この非還元性雰囲気としては、例えば、窒素ガス、アルゴンガスのような不活性雰囲気、大気（空気）、酸素ガスのような酸化性雰囲気等が挙げられる。
以上のようにして、圧粉磁心４５１を作製することができる。 If the temperature and time of the heat treatment are below the lower limit value, the distortion removal by press molding becomes insufficient, and the hysteresis loss of the dust core 451 may increase. On the other hand, when the temperature and time of the heat treatment exceed the upper limit, crystallization of the green compact starts and there is a risk that the hysteresis loss of the powder magnetic core 451 increases.
Further, as described above, the atmosphere for performing the heat treatment is a non-reducing atmosphere. Examples of the non-reducing atmosphere include an inert atmosphere such as nitrogen gas and argon gas, air (air), An oxidizing atmosphere such as oxygen gas may be used.
As described above, the dust core 451 can be manufactured.

このような方法で製造した圧粉磁心４５１を備えていることにより、昇圧回路４は、下記のような優れた性能（効果）を発揮する。
まず、前述したように、低鉄損のリアクトル４５（圧粉磁心４５１）を用いることにより、通電時における昇圧回路４の発熱量を小さくすることができる。
また、圧粉磁心４５１が、アモルファス金属で構成された軟磁性粉末４５１０を有することにより、圧粉磁心４５１の小型化を図ることができる。 By providing the dust core 451 manufactured by such a method, the booster circuit 4 exhibits the following excellent performance (effect).
First, as described above, the amount of heat generated by the booster circuit 4 during energization can be reduced by using the low-iron-loss reactor 45 (dust core 451).
Further, since the dust core 451 includes the soft magnetic powder 4510 made of an amorphous metal, the dust core 451 can be reduced in size.

このような性能を有する昇圧回路４は、ケース６内に収納されても高い信頼性を発揮し得るものとなる。すなわち、昇圧回路４の発熱量が小さいため、昇圧回路４がケース６内に収納されたことによって放熱性が低下したとしても、ケース６内の温度上昇を抑制することができる。これにより、昇圧回路４をケース６内に収納しても、電池２、リレー３、昇圧回路４および制御部５が、熱による影響で故障したり、機能が低下したりするのを確実に防止することができる。   The booster circuit 4 having such performance can exhibit high reliability even when housed in the case 6. That is, since the amount of heat generated by the booster circuit 4 is small, even if the heat dissipation is reduced by housing the booster circuit 4 in the case 6, the temperature rise in the case 6 can be suppressed. As a result, even when the booster circuit 4 is housed in the case 6, it is possible to reliably prevent the battery 2, the relay 3, the booster circuit 4 and the control unit 5 from being damaged due to the influence of heat or from being deteriorated in function. can do.

また、圧粉磁心４５１が小さければ、昇圧回路４全体の小型化を図ることができる。これにより、昇圧回路４をケース６内に容易に収納することができる。その結果、ケース６のサイズ、ひいては電池システム１の小型化を図ることができ、電池システム１の可搬性、実装容易性を高めることができる。
また、圧粉磁心４５１は、リアクトル４５の導線（コイル）４５２に２００Ａの直流を重畳したときのインダクタンスが、直流を重畳しなかったときのインダクタンスの２０％以上であるのが好ましい。このような直流磁気特性を示す圧粉磁心４５１は、高電流の直流重畳に対して安定したインダクタンスを示すものであり、直流重畳特性に優れたものとなる。したがって、このような圧粉磁心４５１を備えた昇圧回路４は、高電流であっても、確実に昇圧可能なものとなる。 Further, if the dust core 451 is small, the entire booster circuit 4 can be downsized. Thereby, the booster circuit 4 can be easily accommodated in the case 6. As a result, the size of the case 6 and thus the battery system 1 can be reduced, and the portability and ease of mounting of the battery system 1 can be improved.
Further, in the dust core 451, it is preferable that the inductance when the direct current of 200 A is superimposed on the conducting wire (coil) 452 of the reactor 45 is 20% or more of the inductance when the direct current is not superimposed. The dust core 451 exhibiting such direct current magnetic characteristics exhibits stable inductance against high current direct current superimposition, and is excellent in direct current superimposition characteristics. Therefore, the booster circuit 4 provided with such a powder magnetic core 451 can reliably boost the voltage even at a high current.

また、圧粉磁心４５１は、リアクトル４５の導線（コイル）４５２に１００ｋＨｚの交流を印加したときの透磁率が、５０Ｈｚの交流を印加したときの透磁率の７０％以上であるのが好ましく、８０％以上であるのがより好ましい。このような交流磁気特性を示す圧粉磁心４５１は、低周波から高周波まで安定した透磁率を示すものとなる。したがって、このような圧粉磁心４５１を備えた昇圧回路４では、スイッチング周波数の設定値の幅を広くしても、確実に昇圧することができる。   The dust core 451 preferably has a magnetic permeability of 70% or more when an alternating current of 100 kHz is applied to the conductor 45 (coil) 452 of the reactor 45 when an alternating current of 50 Hz is applied. % Or more is more preferable. The dust core 451 exhibiting such AC magnetic characteristics exhibits a stable magnetic permeability from a low frequency to a high frequency. Therefore, in the booster circuit 4 provided with such a powder magnetic core 451, it is possible to reliably boost the voltage even when the setting value of the switching frequency is wide.

また、リアクトル４５のインダクタンスは、好ましくは０．０１〜５ｍＨ程度とされる。このような大きなインダクタンスのリアクトル４５であれば、例えば、昇圧回路４を、ハイブリッド自動車の車両駆動用モータに電力を供給する電池システム１内に設けられる昇圧回路に適用した場合、より大電力を車両駆動用モータに供給することができ、ハイブリッド自動車の走行性能を高めることができる。   The inductance of the reactor 45 is preferably about 0.01 to 5 mH. If the reactor 45 has such a large inductance, for example, when the booster circuit 4 is applied to a booster circuit provided in the battery system 1 that supplies power to a vehicle drive motor of a hybrid vehicle, a larger amount of electric power is supplied to the vehicle. It can be supplied to the drive motor, and the running performance of the hybrid vehicle can be enhanced.

なお、本実施形態では、圧粉磁心４５１の形状がトロイダル形状である場合について説明したが、これに限定されず、圧粉磁心４５１の形状は、例えば、平面視で、楕円形、長円形のような閉磁路形状のほか、略Ｉ字状、略Ｔ字状、略Ｅ字状、略Ｕ字状等の形状であってもよい。
また、本実施形態では、圧粉磁心４５１の全体が一体的に成形されている場合について説明したが、圧粉磁心４５１は、複数個に分割されていて、これらが互いに接触または接着されたものでもよい。
この場合、例えば、２個の略Ｕ字状の磁心または２個の略Ｅ字状の磁心を、リング状になるように、または、８の字状になるように、それぞれ組み合わせることにより、閉磁路を形成するのが好ましい。このようにすれば、磁束が漏れ出るのを抑制することができ、圧粉磁心４５１の鉄損の低減を図ることができる。 In addition, although this embodiment demonstrated the case where the shape of the powder magnetic core 451 was a toroidal shape, it is not limited to this, For example, the shape of the powder magnetic core 451 is an ellipse and an ellipse by planar view. In addition to such a closed magnetic path shape, the shape may be a substantially I shape, a substantially T shape, a substantially E shape, a substantially U shape, or the like.
Further, in the present embodiment, the case where the entire powder magnetic core 451 is integrally formed has been described. However, the powder magnetic core 451 is divided into a plurality of pieces and these are in contact with or bonded to each other. But you can.
In this case, for example, by combining two substantially U-shaped magnetic cores or two substantially E-shaped magnetic cores into a ring shape or an 8-shaped shape, respectively, It is preferable to form a path. In this way, leakage of magnetic flux can be suppressed, and iron loss of the dust core 451 can be reduced.

次に、昇圧回路４の動作（作用）について説明する。
図５は、図２に示す昇圧回路の動作原理を説明するための図である。
図５に示す昇圧回路４で、電池２の電圧Ｖｉを昇圧して負荷Ｌに印加する場合、まず、スイッチング素子４２を、所定の周波数でＯＮとＯＦＦとを繰り返すように操作する。
まず、スイッチング素子４２をＯＮにすると、図５（ａ）に示すように、昇圧回路４の正極側ライン４０１と正極側ライン４０２とが短絡し、リアクトル４５を流れる電流が急激に立ち上がる。この電流は、リアクトル４５に、逆方向への電流を増加させるように、逆起電力ＶＬを誘起する。これにより、リアクトル４５にエネルギーが蓄積される。 Next, the operation (action) of the booster circuit 4 will be described.
FIG. 5 is a diagram for explaining the operating principle of the booster circuit shown in FIG.
In the booster circuit 4 shown in FIG. 5, when applied to a load to boost the voltage V i of the battery 2 L, first, manipulated to the switching element 42 repeats the ON and OFF at a predetermined frequency.
First, when the switching element 42 is turned ON, as shown in FIG. 5A, the positive electrode side line 401 and the positive electrode side line 402 of the booster circuit 4 are short-circuited, and the current flowing through the reactor 45 suddenly rises. This current induces the counter electromotive force VL in the reactor 45 so as to increase the current in the reverse direction. Thereby, energy is accumulated in the reactor 45.

このタイミングで、スイッチング素子４２をＯＦＦすると、図５（ｂ）に示すように、リアクトル４５に蓄積されたエネルギーが、負荷Ｌに供給される。この際、リアクトル４５に誘起された逆起電力ＶＬは、電池２の電圧Ｖｉに加わることとなるため、負荷Ｌに印加される電圧は、電池２の電圧Ｖｉより、リアクトル４５に誘起された逆起電力ＶＬの分だけ高い電圧Ｖｉ＋ＶＬとなる。
また、それとともに、電圧Ｖｉ＋ＶＬで、コンデンサ４３が充電される。
その後、再び、スイッチング素子４２をＯＮにすると、リアクトル４５に流れる電流が再び急激に立ち上がり、リアクトル４５にエネルギーが蓄積される。
また、それとともに、図５（ｃ）に示すように、コンデンサ４３に充電されたエネルギーが、負荷Ｌに供給される。これにより、負荷Ｌには、電圧Ｖｉ＋ＶＬが印加される。 When the switching element 42 is turned OFF at this timing, the energy accumulated in the reactor 45 is supplied to the load L as shown in FIG. At this time, the counter electromotive force V L induced in the reactor 45, since the joining the voltage V i of the battery 2, the voltage applied to the load L, the voltage V i of the battery 2, induced in the reactor 45 The voltage V i + V L becomes higher by the counter electromotive force V L.
At the same time, the capacitor 43 is charged with the voltage V i + V L.
Thereafter, when the switching element 42 is turned on again, the current flowing through the reactor 45 suddenly rises again, and energy is accumulated in the reactor 45.
At the same time, the energy charged in the capacitor 43 is supplied to the load L as shown in FIG. Thereby, the voltage V i + V L is applied to the load L.

以上のようにして、スイッチング素子４２を所定の周波数でＯＮ／ＯＦＦすると、負荷Ｌには、常時、電池２の電圧Ｖｉを昇圧した電圧Ｖｉ＋ＶＬが印加されることとなる。なお、スイッチング素子４２をＯＮ／ＯＦＦするための信号は、制御部５から供給される。
また、昇圧回路４において、スイッチング素子４２のＯＮとＯＦＦとを繰り返す周波数、すなわち、スイッチング周波数）は、好ましくは５〜１００ｋＨｚとされる。このような高い周波数でスイッチング素子４２をＯＮ／ＯＦＦすると、リアクトル４５の圧粉磁心４５１には、短時間で変化する磁束が生じることとなる。 As described above, when the switching element 42 is turned ON / OFF at a predetermined frequency, the voltage V i + V L obtained by boosting the voltage V i of the battery 2 is always applied to the load L. A signal for turning ON / OFF the switching element 42 is supplied from the control unit 5.
In the booster circuit 4, the frequency at which the switching element 42 is repeatedly turned on and off (that is, the switching frequency) is preferably 5 to 100 kHz. When the switching element 42 is turned ON / OFF at such a high frequency, a magnetic flux that changes in a short time is generated in the dust core 451 of the reactor 45.

このような磁束の短時間での変化は、従来のリアクトルでは、磁心に大きな渦電流を発生させ、この渦電流によるジュール熱によって磁心の発熱を招いていた。そして、磁心の温度が高温になると、磁心の磁気特性が低下するばかりでなく、磁心が変質・劣化し、リアクトルとしての機能が損なわれるという問題が発生していた。
これに対し、本発明では、前述したように、リアクトル４５の圧粉磁心４５１を、アモルファス金属で構成された軟磁性粉末４５１０をバインダ４５１１で結着してなる加圧成形体で構成することとした（図３参照）。 Such a change in the magnetic flux in a short time causes a large eddy current to be generated in the magnetic core in the conventional reactor, and the core is heated by Joule heat due to the eddy current. When the temperature of the magnetic core becomes high, not only the magnetic properties of the magnetic core are deteriorated, but also the magnetic core is altered and deteriorated, and the function as a reactor is impaired.
On the other hand, in the present invention, as described above, the powder magnetic core 451 of the reactor 45 is composed of a pressure-molded body formed by binding soft magnetic powder 4510 composed of amorphous metal with a binder 4511. (See FIG. 3).

このような圧粉磁心４５１では、軟磁性粉末４５１０の各粒子間の絶縁を確保したことと、軟磁性粉末４５１０の比抵抗が小さいことにより、たとえ前述したような高い周波数で使用されたとしても、渦電流損失によるジュール熱の発生を確実に抑制することができる。その結果、圧粉磁心４５１の温度上昇を確実に抑制することができる。
また、スイッチング周波数を前述のような範囲に設定することにより、電流の制御を高速かつ高精度に行うことができる。これにより、昇圧回路４の昇圧比の調整を、より高速かつ高精度に行うことができるようになるため、高性能の電池システム１が得られる。
なお、スイッチング素子４２を開閉する際の周波数は、好ましくは２０〜５０ｋＨｚ程度とされる。 Even if the dust core 451 is used at a high frequency as described above, because the insulation between the particles of the soft magnetic powder 4510 is ensured and the specific resistance of the soft magnetic powder 4510 is small. The generation of Joule heat due to eddy current loss can be reliably suppressed. As a result, the temperature rise of the dust core 451 can be reliably suppressed.
Further, by setting the switching frequency in the above range, the current can be controlled at high speed and with high accuracy. As a result, the boost ratio of the booster circuit 4 can be adjusted at a higher speed and with a higher accuracy, so that a high-performance battery system 1 can be obtained.
The frequency at which the switching element 42 is opened and closed is preferably about 20 to 50 kHz.

また、スイッチング周波数が前記範囲のように大きいと、ＯＮ時間が短くなり、圧粉磁心４５１における磁束密度の変化量も小さくなる。そして、圧粉磁心４５１のヒステリシス損失を低減することができる。したがって、これらの作用により、昇圧回路４の無駄な電力消費を低減することができる。
以上のように、圧粉磁心４５１は、スイッチング周波数を高くしても、渦電流損失およびヒステリシス損失が著しく増大するのを防止することができる。すなわち、圧粉磁心４５１は、鉄損の小さいものとなる。 When the switching frequency is as large as the above range, the ON time is shortened, and the amount of change in the magnetic flux density in the dust core 451 is also small. And the hysteresis loss of the dust core 451 can be reduced. Therefore, useless power consumption of the booster circuit 4 can be reduced by these actions.
As described above, the dust core 451 can prevent eddy current loss and hysteresis loss from significantly increasing even when the switching frequency is increased. That is, the dust core 451 has a small iron loss.

ここで、図６は、圧粉磁心４５１と、Ｆｅ−Ｓｉ系の結晶金属材料粉末で構成された圧粉磁心（従来の磁心）と、珪素鋼板で構成された磁心（従来の磁心）とについて、印加する交流の周波数に対する各磁心の鉄損を示すグラフである。
図６によれば、特に高い周波数領域において、圧粉磁心４５１の鉄損が、従来の磁心に比べて著しく小さくなっていることが認められる。 Here, FIG. 6 shows a dust core 451, a dust core (conventional magnetic core) made of Fe-Si based crystalline metal material powder, and a magnetic core (conventional magnetic core) made of a silicon steel plate. It is a graph which shows the iron loss of each magnetic core with respect to the frequency of the alternating current to apply.
According to FIG. 6, it can be seen that the iron loss of the dust core 451 is significantly smaller than that of the conventional magnetic core, particularly in the high frequency region.

ところで、スイッチング素子４２を前述したような周波数で開閉したとき、リアクトル４５に流れる電流の波形は、直流電流の波形に、前記周波数でＯＮ／ＯＦＦしたときの高周波リップルが重畳した波形となる。
ここで、図７（ａ）は、図２に示す昇圧回路４が備えるスイッチング素子４２を前記範囲の周波数で開閉したときに、リアクトル４５に流れる電流波形の一例を示している。
また、図７（ｂ）は、図２に示すリアクトル４５を、複数枚のアモルファスリボンを積層することにより形成した磁心を備えたリアクトルで置き換えた昇圧回路（従来の昇圧回路）のスイッチング素子を、前記範囲の周波数で開閉したときに、リアクトル４５に流れる電流波形の一例を示している。 By the way, when the switching element 42 is opened and closed at the frequency as described above, the waveform of the current flowing through the reactor 45 is a waveform in which the waveform of the direct current is superimposed with the high-frequency ripple when it is turned ON / OFF at the frequency.
Here, FIG. 7A shows an example of a waveform of a current flowing through the reactor 45 when the switching element 42 included in the booster circuit 4 shown in FIG.
FIG. 7B shows a switching element of a booster circuit (conventional booster circuit) in which the reactor 45 shown in FIG. 2 is replaced with a reactor having a magnetic core formed by laminating a plurality of amorphous ribbons. An example of a waveform of a current flowing through the reactor 45 when opening and closing at a frequency in the above range is shown.

このうち、従来の昇圧回路の場合、昇圧回路４を流れる平均電流が大きければ、すなわち、負荷が重負荷であれば、図７（ｂ）に示すように、リアクトルに流れる電流は途切れることなく流れ続ける。これに対し、昇圧回路４が流れる平均電流が小さい場合、すなわち、負荷が軽負荷であれば、リアクトルに流れる電流が、図７（ｂ）に示すように、一時的に０になる時間帯が生じる。
リアクトルに流れる電流が、このような断続的な電流になると、従来の昇圧回路では間欠発振モードになってしまい、安定的に昇圧することができないという問題があった。 In the case of the conventional booster circuit, if the average current flowing through the booster circuit 4 is large, that is, if the load is heavy, the current flowing through the reactor flows without interruption as shown in FIG. 7B. to continue. On the other hand, when the average current flowing through the booster circuit 4 is small, that is, when the load is light, there is a time zone in which the current flowing through the reactor is temporarily 0 as shown in FIG. Arise.
When the current flowing through the reactor becomes such an intermittent current, the conventional booster circuit is in an intermittent oscillation mode, and there is a problem that the voltage cannot be stably boosted.

これに対し、図７（ａ）に示す昇圧回路の場合、昇圧回路４を流れる平均電流の大きさによらず、すなわち、負荷が重負荷および軽負荷にかかわらず、リアクトル４５に流れる電流は途切れることなく流れ続けることができる。これは、軟磁性粉末４５１０を含む圧粉磁心４５１を有するリアクトル４５では、負荷が軽くなるにつれて、そのインダクタンスが大きくなる現象が発現するためである。リアクトル４５のインダクタンスが大きくなると、リアクトル４５に流れる電流の波形に重畳していた高周波リップルの高さが低くなる。このため、電流が一時的に０になる時間帯がなくなって、昇圧回路４は連続発振モードを維持することができる。
したがって、昇圧回路４では、電池２の電圧を、連続発振モードで昇圧し、負荷に対して安定的かつ連続的に高電圧を印加することができる。
なお、上記の重負荷とは、例えば、負荷の最大負荷の５０％以上のことを言い、上記の軽負荷とは、例えば、負荷の最大負荷の５０％未満のことを言う。 In contrast, in the case of the booster circuit shown in FIG. 7A, the current flowing through the reactor 45 is interrupted regardless of the magnitude of the average current flowing through the booster circuit 4, that is, regardless of whether the load is heavy or light. It can continue to flow without. This is because, in the reactor 45 having the powder magnetic core 451 including the soft magnetic powder 4510, a phenomenon that the inductance increases as the load becomes lighter appears. When the inductance of the reactor 45 increases, the height of the high-frequency ripple superimposed on the waveform of the current flowing through the reactor 45 decreases. For this reason, there is no time zone in which the current temporarily becomes 0, and the booster circuit 4 can maintain the continuous oscillation mode.
Therefore, the booster circuit 4 can boost the voltage of the battery 2 in the continuous oscillation mode and apply a high voltage stably and continuously to the load.
The above heavy load means, for example, 50% or more of the maximum load of the load, and the above light load means, for example, less than 50% of the maximum load of the load.

また、スイッチング素子４２を開閉する際の周波数を、前述したような比較的高い周波数に設定すれば、スイッチング素子４２のＯＮ時間およびＯＦＦ時間をそれぞれ短くすることができ、それに伴って高周波リップルの時間幅を小さくすることができる。これにより、高周波リップルの高さが小さくなる。このような作用によっても、昇圧回路４が間欠発振モードに移行するのが防止され、連続発振モードを確実に維持することができる。   Moreover, if the frequency at the time of opening and closing the switching element 42 is set to a relatively high frequency as described above, the ON time and the OFF time of the switching element 42 can be shortened, and accordingly, the time of the high frequency ripple is reduced. The width can be reduced. Thereby, the height of the high frequency ripple is reduced. Also by such an action, the booster circuit 4 is prevented from shifting to the intermittent oscillation mode, and the continuous oscillation mode can be reliably maintained.

なお、スイッチング素子４２を開閉する際の周波数（スイッチング周波数）が、前記下限値を下回った場合、昇圧回路４が間欠発振モードになるおそれがある。一方、スイッチング周波数が前記上限値を上回った場合、鉄損が著しく増大し、リアクトル４５の温度上昇が顕著になるおそれがある。したがって、スイッチング周波数が前記範囲内であれば、昇圧回路４が間欠発振モードになるのを防止しつつ、リアクトル４５の温度上昇を最小限に抑えることができる。   In addition, when the frequency (switching frequency) at the time of opening and closing the switching element 42 is less than the said lower limit, there exists a possibility that the booster circuit 4 may be in an intermittent oscillation mode. On the other hand, when the switching frequency exceeds the upper limit value, the iron loss is remarkably increased, and the temperature rise of the reactor 45 may become remarkable. Therefore, if the switching frequency is within the above range, the temperature increase of the reactor 45 can be minimized while preventing the booster circuit 4 from entering the intermittent oscillation mode.

また、このようなスイッチング素子４２の周波数と高周波リップルの高さとの関係を考慮すると、昇圧回路４では、軽負荷のときに、リアクトル４５のインダクタンスが大きくなり、間欠発振モードになり難くなるので、その分、スイッチング素子４２を開閉する際の周波数を低下させることもできる。これにより、圧粉磁心４５１に発生する渦電流損失を低減することができる。その結果、昇圧回路４の効率を高め、消費電力の低減を図るとともに、圧粉磁心４５１の温度上昇を抑制することができる。   Further, in consideration of the relationship between the frequency of the switching element 42 and the height of the high-frequency ripple, the booster circuit 4 increases the inductance of the reactor 45 when the load is light, so that it is difficult to enter the intermittent oscillation mode. Accordingly, the frequency when opening and closing the switching element 42 can be reduced. Thereby, eddy current loss generated in the dust core 451 can be reduced. As a result, the efficiency of the booster circuit 4 can be increased, power consumption can be reduced, and the temperature rise of the dust core 451 can be suppressed.

また、スイッチング素子４２を開閉する際のＯＮデューティは、９５％以下に設定するのが好ましく、９０％以下に設定するのがより好ましい。昇圧回路４は、チョッパ方式の昇圧回路であるため、スイッチング素子４２を開閉する際のＯＮデューティに応じて、昇圧比を制御することができる。そして、昇圧回路４では、スイッチング素子４２を開閉する際のＯＮデューティを前記範囲のような広い範囲に設定しても、安定的に昇圧を行うことができる。すなわち、電池２の電圧を、より幅広い昇圧比で安定的に昇圧することができる。その結果、幅広い電圧を出力し得る電池システム１が得られる。
なお、前記ＯＮデューティが前記上限値を上回った場合、スイッチング素子４２を流れる電流量が大きい場合には、スイッチング素子４２をＯＮからＯＦＦに切り替えた際に、電流を確実に遮断することができなくなるおそれがある。 The ON duty when opening and closing the switching element 42 is preferably set to 95% or less, and more preferably set to 90% or less. Since the step-up circuit 4 is a chopper type step-up circuit, the step-up ratio can be controlled according to the ON duty when the switching element 42 is opened and closed. The booster circuit 4 can stably boost the voltage even if the ON duty when opening and closing the switching element 42 is set to a wide range such as the above range. That is, the voltage of the battery 2 can be stably boosted with a wider boost ratio. As a result, the battery system 1 that can output a wide range of voltages is obtained.
When the ON duty exceeds the upper limit value and the amount of current flowing through the switching element 42 is large, the current cannot be reliably interrupted when the switching element 42 is switched from ON to OFF. There is a fear.

また、ＯＮデューティを０％に設定した場合、昇圧回路４の昇圧比は０となり、実質的に昇圧機能が発現されない。
また、昇圧回路４は、電圧が１００Ｖ以上であるような高電圧を発生させる電池２に接続されて使用されるのが好ましい。すなわち、電池２の電圧は、１００Ｖ以上であるのが好ましい。これにより、高電圧の出力が可能な電池システム１が得られる。その結果、電池システム１を、例えばハイブリッド自動車のような高電圧を必要とする機器に組み込むことが可能になり、その用途の拡大を図ることができる。 When the ON duty is set to 0%, the boosting ratio of the booster circuit 4 is 0, and the boosting function is not substantially exhibited.
The booster circuit 4 is preferably used by being connected to the battery 2 that generates a high voltage having a voltage of 100 V or higher. That is, the voltage of the battery 2 is preferably 100 V or more. Thereby, the battery system 1 which can output a high voltage is obtained. As a result, the battery system 1 can be incorporated into a device that requires a high voltage, such as a hybrid vehicle, and the application can be expanded.

ここで、従来の昇圧回路では、電池２の電圧を前記範囲のように高くした場合、渦電流が大きくなるため、渦電流損失が著しく増大するという問題があった。このため、例えば、珪素鋼板のように、複数枚の金属板を積層して形成された従来の磁心では、金属板の厚さを薄くすることによって渦電流損失を低減する試みがなされていた。しかしながら、金属板の機械的強度および加工技術の限界から、金属板の厚さを十分に薄くすることができなかった。このため、珪素鋼板で構成された磁心に、前記範囲のような高電圧を印加した場合、リアクトルが極めて高温になってしまうという問題があった。   Here, in the conventional booster circuit, when the voltage of the battery 2 is increased as in the above range, the eddy current increases, so that the eddy current loss increases remarkably. For this reason, for example, in a conventional magnetic core formed by laminating a plurality of metal plates such as a silicon steel plate, attempts have been made to reduce eddy current loss by reducing the thickness of the metal plate. However, the thickness of the metal plate could not be sufficiently reduced due to the mechanical strength of the metal plate and the limit of processing technology. For this reason, when a high voltage like the said range is applied to the magnetic core comprised with the silicon steel plate, there existed a problem that a reactor will become very high temperature.

リアクトルが高温になると、磁心の磁気特性が著しく低下するとともに、磁心中のバインダが変質・劣化してしまい、磁心としての機能が損なわれる。
このような問題点を考慮して、従来の昇圧回路では、定期的に通電を止めることによって、リアクトルの温度が耐熱温度以上にならないよう制御されていた。このため、従来の昇圧回路では、時間的に連続して昇圧を行うことができなかった。 When the temperature of the reactor becomes high, the magnetic properties of the magnetic core are remarkably lowered, and the binder in the magnetic core is deteriorated and deteriorated, so that the function as the magnetic core is impaired.
In consideration of such problems, the conventional booster circuit is controlled so that the temperature of the reactor does not exceed the heat-resistant temperature by periodically stopping energization. For this reason, the conventional booster circuit cannot continuously boost the voltage in time.

これに対し、昇圧回路４では、前述したように、圧粉磁心４５１の作用により鉄損を低減することができる。このため、前記範囲のような高電圧で使用されても、リアクトル４５の温度が著しく上昇するのを防止することができる。その結果、昇圧回路４では、通電を止めることなく、時間的に連続して昇圧を行うことができる。
なお、電池２の電圧は、好ましくは１５０Ｖ以上とされる。また、電池２の電圧の上限値は、特に限定されないが、好ましくは１０００Ｖ以下とされる。 On the other hand, in the booster circuit 4, the iron loss can be reduced by the action of the dust core 451 as described above. For this reason, even if it uses by the high voltage like the said range, it can prevent that the temperature of the reactor 45 raises remarkably. As a result, the booster circuit 4 can boost continuously in time without stopping energization.
The voltage of the battery 2 is preferably 150 V or higher. Moreover, the upper limit of the voltage of the battery 2 is not particularly limited, but is preferably set to 1000 V or less.

また、昇圧回路４によれば、通電中のリアクトル４５の温度を、好ましくは−４０℃以上１５０℃以下に維持することができ、より好ましくは０℃以上１００℃以下に維持することができる。リアクトル４５の温度を前記範囲内に維持するようにすれば、たとえ昇圧回路４をケース６内に収納したとしても、圧粉磁心４５１の磁気特性が著しく低下するのを防止するとともに、熱による圧粉磁心４５１の変質・劣化を確実に防止することができる。そして、昇圧回路４は、通電を定期的に休止する必要がなくなり、電池２の電圧を、時間的に連続して昇圧することができる。
すなわち、このような昇圧回路４を用いることによってはじめて、昇圧回路４をケース６内に収納するとともに、電池２の電圧を時間的に連続して昇圧可能な電池システム１を構築することができる。 Further, according to the booster circuit 4, the temperature of the reactor 45 during energization can be preferably maintained at −40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or higher and 100 ° C. or lower. If the temperature of the reactor 45 is maintained within the above range, even if the booster circuit 4 is housed in the case 6, it is possible to prevent the magnetic characteristics of the dust core 451 from deteriorating significantly and to reduce the pressure caused by heat. Alteration and deterioration of the powder magnetic core 451 can be reliably prevented. The booster circuit 4 does not need to periodically stop energization, and can boost the voltage of the battery 2 continuously in time.
That is, by using such a booster circuit 4, it is possible to construct a battery system 1 that can house the booster circuit 4 in the case 6 and can boost the voltage of the battery 2 continuously in time.

以上説明したような電池システム１は、電池２と昇圧回路４とがケース６内に一体的に収納されているため、電池システム１は、優れた可搬性を有するものとなる。
また、電池システム１を機器に組み込む（実装する）場合、機器にケース６を固定しさえすれば、電池２や昇圧回路４等を簡単に組み込むことができる。すなわち、電池システム１は、実装容易性に優れたものである。
なお、昇圧回路は、図８に示すようなノイズフィルタを備えていてもよい。 In the battery system 1 as described above, since the battery 2 and the booster circuit 4 are integrally stored in the case 6, the battery system 1 has excellent portability.
Further, when the battery system 1 is incorporated (installed) in a device, the battery 2, the booster circuit 4 and the like can be easily incorporated as long as the case 6 is fixed to the device. That is, the battery system 1 is excellent in mounting ease.
Note that the booster circuit may include a noise filter as shown in FIG.

図８は、本発明の電池システムが備える昇圧回路の他の構成例を示す回路図である。
図８に示す昇圧回路４’は、図２に示す昇圧回路４の電池２側に、ノイズフィルタ８を追加してなる回路である。
以下、ノイズフィルタ８について詳述する。
このようなノイズフィルタ８は、２つのコンデンサ８１、８２と、コモンモードチョークコイル８３と、ノーマルモードチョークコイル８４とを有している。 FIG. 8 is a circuit diagram showing another configuration example of the booster circuit included in the battery system of the present invention.
The booster circuit 4 ′ shown in FIG. 8 is a circuit obtained by adding a noise filter 8 to the battery 2 side of the booster circuit 4 shown in FIG.
Hereinafter, the noise filter 8 will be described in detail.
Such a noise filter 8 has two capacitors 81 and 82, a common mode choke coil 83, and a normal mode choke coil 84.

このうち、２つのコンデンサ８１、８２は、電池２と並列に接続されている。
また、コモンモードチョークコイル８３は、２つのコンデンサ８１、８２の電池２側に、電池２と並列に接続されている。
さらに、ノーマルモードチョークコイル８４は、正極側ライン４０１のうち、コンデンサ８１とコンデンサ８２との間に直列に接続されている。
このようなノイズフィルタ８は、電池２から出力される電流のノイズを除去するものである。 Among these, the two capacitors 81 and 82 are connected in parallel with the battery 2.
The common mode choke coil 83 is connected in parallel with the battery 2 on the battery 2 side of the two capacitors 81 and 82.
Further, the normal mode choke coil 84 is connected in series between the capacitor 81 and the capacitor 82 in the positive electrode side line 401.
Such a noise filter 8 removes noise of the current output from the battery 2.

そして、昇圧回路４’がノイズフィルタ８を備えていることにより、昇圧回路４’は、例えば、電池２からスパイク成分を含む電流が供給された場合でも、このスパイク成分によってスイッチング素子４２が破壊されたり、昇圧回路４’の発振が不安定になるのを防止することができる。また、図８に示す構成のノイズフィルタ８によれば、簡単な構成で、確実なフィルタリング作用を示す。
以上説明したような電池システムは、例えば、ハイブリッド自動車、燃料電池車のような各種自動車、電車、電動自転車、航空機、船舶、エレベータ、フォークリフト、工作機械、人工衛星、太陽光発電システム、コージェネレーションシステム、自家発電装置等の機器に組み込むことができる。 Since the booster circuit 4 ′ includes the noise filter 8, the booster circuit 4 ′ destroys the switching element 42 due to the spike component even when, for example, a current including the spike component is supplied from the battery 2. It is possible to prevent the oscillation of the booster circuit 4 ′ from becoming unstable. Further, according to the noise filter 8 having the configuration shown in FIG. 8, a reliable filtering action is shown with a simple configuration.
The battery system as described above includes, for example, various automobiles such as hybrid vehicles and fuel cell vehicles, trains, electric bicycles, airplanes, ships, elevators, forklifts, machine tools, artificial satellites, solar power generation systems, and cogeneration systems. It can be incorporated into devices such as private power generators.

＜ハイブリッド自動車＞
ここでは、電池システム１を組み込む機器の一例として、電池システム１を備えるハイブリッド自動車について説明する。
図９は、電池システム１を備えるハイブリッド自動車の実施形態を示す概略図（平面図）である。なお、ハイブリッド自動車とは、駆動源として内燃機関（エンジン）と、電気モータとを併用することにより、燃料の消費率を低減し得る自動車である。
図９に示すハイブリッド自動車２００は、電池システム１と、２つの前輪２０１、２０１と、これらを連結する車軸２０３と、２つの後輪２０２、２０２と、これらを連結する車軸２０４とを有している。 <Hybrid vehicle>
Here, a hybrid vehicle including the battery system 1 will be described as an example of a device incorporating the battery system 1.
FIG. 9 is a schematic view (plan view) showing an embodiment of a hybrid vehicle including the battery system 1. A hybrid vehicle is a vehicle that can reduce the fuel consumption rate by using an internal combustion engine (engine) and an electric motor in combination as a drive source.
A hybrid vehicle 200 shown in FIG. 9 includes a battery system 1, two front wheels 201 and 201, an axle 203 connecting them, two rear wheels 202 and 202, and an axle 204 connecting them. Yes.

また、ハイブリッド自動車２００は、それぞれ車両前部に設けられた、電池システム１の出力先であるインバータ２１０と、車両駆動用モータ２２０と、エンジン２３０とを有している。そして、車両駆動用モータ２２０およびエンジン２３０の駆動力は、ギア２４０を介して、車軸２０３に伝達される。これにより、ハイブリッド自動車２００が駆動される。
ここで、本実施形態では、電池システム１がハイブリッド自動車２００の車両後部に設けられている。そして、電池システム１の出力は、配線２６０と車両前部にインバータ２１０とを介して、車両駆動用モータ２２０に供給されるよう構成されている。 Moreover, the hybrid vehicle 200 includes an inverter 210 that is an output destination of the battery system 1, a vehicle driving motor 220, and an engine 230, each provided at the front of the vehicle. The driving forces of the vehicle driving motor 220 and the engine 230 are transmitted to the axle 203 through the gear 240. Thereby, hybrid vehicle 200 is driven.
Here, in this embodiment, the battery system 1 is provided in the rear part of the hybrid vehicle 200. The output of the battery system 1 is configured to be supplied to the vehicle drive motor 220 via the wiring 260 and the inverter 210 at the front of the vehicle.

また、ハイブリッド自動車２００は、ＥＣＵ（電子式制御装置：Electronic Control Unit）２５０を有している。このＥＣＵ２５０は、インバータ２１０およびエンジン２３０に電気的に接続されており、ハイブリッド自動車２００の車両駆動用モータ２２０の駆動を制御する。
また、ＥＣＵ２５０は、電池システム１の制御部５と電気的に接続されている。これにより、電池システム１の出力を、ＥＣＵ２５０によって制御することが可能である。 The hybrid vehicle 200 has an ECU (Electronic Control Unit) 250. The ECU 250 is electrically connected to the inverter 210 and the engine 230, and controls the driving of the vehicle driving motor 220 of the hybrid vehicle 200.
The ECU 250 is electrically connected to the control unit 5 of the battery system 1. Thereby, the output of the battery system 1 can be controlled by the ECU 250.

このようなハイブリッド自動車２００では、走行状態やアクセルの開度等の情報に基づいて、ＥＣＵ２５０から、電池システム１の制御部５を介して、電池システム１の出力電圧等を制御することができる。これにより、ＥＣＵ２５０によって、エンジン２３０の出力と車両駆動用モータ２２０の出力とを協調して制御することができる。このため、エンジン２３０と車両駆動用モータ２２０のそれぞれの特性を活かし、両者の駆動力の配分を最適化することによって、ハイブリッド自動車２００の燃料消費率の低減を図ることができる。   In such a hybrid vehicle 200, the output voltage and the like of the battery system 1 can be controlled from the ECU 250 via the control unit 5 of the battery system 1 based on information such as the traveling state and the accelerator opening. Thus, ECU 250 can control the output of engine 230 and the output of vehicle drive motor 220 in a coordinated manner. For this reason, the fuel consumption rate of the hybrid vehicle 200 can be reduced by utilizing the respective characteristics of the engine 230 and the vehicle drive motor 220 and optimizing the distribution of the drive force between them.

ところで、電池システム１では、負荷の大きさ、すなわち、本実施形態では車両駆動用モータ２２０が発生すべき出力の大きさに応じて、求められる電圧が異なる。具体的には、電池システム１が出力する電圧は、ハイブリッド自動車２００の車種や設計仕様によって異なる。このため、従来では、新型のハイブリッド自動車を開発するたびに、自動車メーカーでは、電池の種類を変えたり、昇圧回路の設計を変更したりしていた。このため、電池の調達や昇圧回路の設計変更に多大な手間とコストを要していた。   By the way, in the battery system 1, the required voltage varies depending on the magnitude of the load, that is, the magnitude of the output that should be generated by the vehicle driving motor 220 in the present embodiment. Specifically, the voltage output from the battery system 1 varies depending on the vehicle type and design specifications of the hybrid vehicle 200. For this reason, in the past, every time a new hybrid car was developed, car manufacturers changed the type of battery or changed the design of the booster circuit. For this reason, much labor and cost are required for battery procurement and booster circuit design change.

これに対し、本発明の電池システムでは、車両駆動用モータ２２０が発生すべき出力の大きさに応じて、電池システム１の電圧を電気的に設定しさえすれば、この車両駆動用モータ２２０に電力を供給する電源として、電池システム１を簡単に最適化することができる。これにより、本発明の電池システムは、ハイブリッド自動車２００に、車種や設計仕様を問わず搭載することができる。その結果、電池の調達や昇圧回路の設計変更に要していた手間やコストを削減し、ハイブリッド自動車２００の製造コストの大幅な削減を図ることができる。   On the other hand, in the battery system of the present invention, as long as the voltage of the battery system 1 is electrically set according to the magnitude of the output to be generated by the vehicle drive motor 220, The battery system 1 can be easily optimized as a power source for supplying power. Thereby, the battery system of this invention can be mounted in the hybrid vehicle 200 irrespective of a vehicle model or a design specification. As a result, labor and cost required for battery procurement and booster circuit design change can be reduced, and the manufacturing cost of the hybrid vehicle 200 can be greatly reduced.

また、電池２と昇圧回路４とを同一のケース６内に同梱したことから、必然的に、電池２と昇圧回路４との間の配線７の長さを短くすることができる。これにより、配線７の重量を抑え、ハイブリッド自動車２００の車両重量を減少させることができる。
さらに、昇圧回路４をケース６内に収納したことにより、圧粉磁心４５１からの磁束の漏れや、圧粉磁心４５１から発生する騒音が、ケース６の外部に及ぶのを防止することができる。 Further, since the battery 2 and the booster circuit 4 are packaged in the same case 6, the length of the wiring 7 between the battery 2 and the booster circuit 4 can be inevitably shortened. Thereby, the weight of the wiring 7 can be suppressed and the vehicle weight of the hybrid vehicle 200 can be reduced.
Further, by housing the booster circuit 4 in the case 6, it is possible to prevent leakage of magnetic flux from the dust core 451 and noise generated from the dust core 451 from reaching the outside of the case 6.

また、電池システム１が備える昇圧回路４は、前述したように、通電を止めることなく、電池２の電圧を時間的に連続して昇圧することができる。このため、例えば、車両駆動用モータ２２０が長時間にわたって高出力を連続して発生させる必要がある状況でも、電池システム１によれば、車両駆動用モータ２２０に十分な電力を供給することができる。
さらに、電池システム１によれば、車両駆動用モータ２２０を低出力で駆動する場合、すなわち、軽負荷に対して電力供給を行う場合では、昇圧回路４が間欠発振モードに陥ることなく、安定的に駆動することができる。
以上により、電池システム１によれば、ハイブリッド自動車２００の走行性能をより高めることができる。 Further, as described above, the booster circuit 4 included in the battery system 1 can boost the voltage of the battery 2 continuously in time without stopping energization. For this reason, for example, even in a situation where the vehicle drive motor 220 needs to continuously generate a high output for a long time, the battery system 1 can supply sufficient power to the vehicle drive motor 220. .
Furthermore, according to the battery system 1, when the vehicle drive motor 220 is driven at a low output, that is, when power is supplied to a light load, the booster circuit 4 is stable without falling into the intermittent oscillation mode. Can be driven.
As described above, according to the battery system 1, the traveling performance of the hybrid vehicle 200 can be further improved.

ここで、従来は、ハイブリッド自動車において、電池と昇圧回路とが別々に配置されていた。例えば、車両後部に電池が設けられ、車両前部に昇圧回路が設けられる例が多かった。このため、電池と昇圧回路との間の配線長さが必然的に長くなり、車両重量の増大を招いていた。また、この配線に流れる電圧は昇圧前の低い電圧であるため、外径の大きな配線を用いる必要があり、車両重量のさらなる増大を招いていた。
また、電池と昇圧回路との間にノイズを含む電流が流れることになるため、このノイズが、配線の途中に接続された補機類や、補機類向けに電圧を降圧するためのコンバータに悪影響を及ぼしていた。 Here, conventionally, in a hybrid vehicle, a battery and a booster circuit are separately arranged. For example, there are many examples in which a battery is provided at the rear of the vehicle and a booster circuit is provided at the front of the vehicle. For this reason, the wiring length between the battery and the booster circuit is inevitably long, leading to an increase in vehicle weight. Further, since the voltage flowing through this wiring is a low voltage before boosting, it is necessary to use a wiring with a large outer diameter, which further increases the vehicle weight.
In addition, since a current including noise flows between the battery and the booster circuit, this noise is added to the auxiliary equipment connected in the middle of the wiring and the converter for stepping down the voltage for the auxiliary equipment. It had an adverse effect.

これに対し、電池システム１によれば、昇圧回路４においてノイズが除去または抑制されるため、配線２６０にノイズを含む電流が流れるのを抑制することができる。その結果、配線２６０の途中に接続された補機類（図示せず）やコンバータ（図示せず）が、ノイズの影響によって故障するのを確実に防止することができる。
また、昇圧回路４を介することにより、補機類やコンバータに印加する電圧のバラツキを抑制することができる。これにより、補機類やコンバータを安定に動作させることができる。
また、配線２６０には、電池２の電圧を昇圧した後の高電圧の電流が流れるため、外径の小さい配線２６０を用いても、損失の増加を防止することができる。したがって、外径が小さくなった分だけ、配線２６０の重量を削減することができる。 On the other hand, according to the battery system 1, since noise is removed or suppressed in the booster circuit 4, it is possible to suppress a current including noise from flowing through the wiring 260. As a result, it is possible to reliably prevent an auxiliary machine (not shown) or a converter (not shown) connected in the middle of the wiring 260 from being damaged due to the influence of noise.
Further, by using the booster circuit 4, it is possible to suppress variations in the voltage applied to the auxiliary machinery and the converter. Thereby, auxiliary machinery and a converter can be operated stably.
Further, since a high voltage current after boosting the voltage of the battery 2 flows through the wiring 260, an increase in loss can be prevented even if the wiring 260 having a small outer diameter is used. Therefore, the weight of the wiring 260 can be reduced as much as the outer diameter is reduced.

また、電池システム１によれば、電池２と昇圧回路４とをケース６内に同梱したことから、従来、車両前部（例えば、エンジンルーム内）に設けられていた昇圧回路を、車両後部に設けることができるようになる。これにより、昇圧回路４の分だけ、エンジンルーム内のスペースを節約することができる。その結果、ハイブリッド自動車２００のエンジン２３０や車両駆動用モータ２２０の設計自由度を高めることができる。   Further, according to the battery system 1, since the battery 2 and the booster circuit 4 are enclosed in the case 6, the booster circuit conventionally provided in the vehicle front part (for example, in the engine room) is replaced with the vehicle rear part. Can be provided. Thereby, the space in the engine room can be saved by the booster circuit 4. As a result, the design freedom of the engine 230 and the vehicle drive motor 220 of the hybrid vehicle 200 can be increased.

また、これにより、昇圧回路４の分だけ、ハイブリッド自動車２００の重心を後方に移動することができる。その結果、ハイブリッド自動車２００の駆動性能をより高めることができる。
さらに、エンジン２３０のような発熱量の大きな機器から、昇圧回路４を離間させることができるので、昇圧回路４の温度上昇をさらに抑制することができる。 In addition, this makes it possible to move the center of gravity of the hybrid vehicle 200 rearward by the boost circuit 4. As a result, the driving performance of the hybrid vehicle 200 can be further improved.
Furthermore, since the booster circuit 4 can be separated from a device having a large calorific value such as the engine 230, the temperature rise of the booster circuit 4 can be further suppressed.

以上、本発明の電池システムについて、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の電池システムが備える昇圧回路は、前記実施形態にかかる回路構成に加え、任意の電子部品（ダイオード、コンデンサ、コイル、スイッチング素子等）を、１つ以上追加されたものであってもよい。 As mentioned above, although the battery system of this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to this.
For example, the booster circuit included in the battery system of the present invention includes one or more arbitrary electronic components (diodes, capacitors, coils, switching elements, etc.) in addition to the circuit configuration according to the embodiment. Also good.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．圧粉磁心の成形条件の評価
１．１ 圧粉磁心の作製
（サンプル１Ａ）
＜１＞まず、Ｓｉ：５．３重量％、Ｂ：３重量％、およびＦｅ：残部と、不可避不純物とを含む組成であり、粒径が５３μｍ以下のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス磁性粉末（軟磁性粉末）を用意し、このアモルファス磁性粉末の表面を酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で被覆する処理を行った。 Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Evaluation of molding condition of dust core 1.1 Production of dust core (Sample 1A)
<1> First, Fe—Si—B based amorphous magnetic powder having a composition containing Si: 5.3 wt%, B: 3 wt%, Fe: remainder and inevitable impurities, and having a particle size of 53 μm or less ( Soft magnetic powder) was prepared, and the surface of the amorphous magnetic powder was coated with silicon oxide (SiO 2 ).

＜２＞次いで、処理後のアモルファス磁性粉末を、プレス成形装置のキャビティ内に投入し、常温にてプレス成形を行った。これにより、内径φ２０ｍｍ×外径φ３０ｍｍ×厚さ（高さ）５ｍｍのトロイダル形状をなす試験片（圧粉体）を作製した。なお、試験片の密度は、４．８Ｍｇ／ｍ３であった。
＜３＞次いで、得られた試験片に対し、大気雰囲気中で熱処理を施した。これにより、圧粉磁心を得た。なお、熱処理の条件は、４５０℃で２０分間とした。
＜４＞次いで、得られた圧粉磁心に、導線を巻き回し、サンプル１Ａのリアクトルを得た。 <2> Next, the treated amorphous magnetic powder was put into a cavity of a press molding apparatus and press molded at room temperature. Thereby, a test piece (a green compact) having a toroidal shape with an inner diameter of 20 mm, an outer diameter of 30 mm, and a thickness (height) of 5 mm was produced. The density of the test piece was 4.8 Mg / m 3 .
<3> Next, the obtained test piece was heat-treated in an air atmosphere. As a result, a dust core was obtained. The heat treatment was performed at 450 ° C. for 20 minutes.
<4> Next, a conducting wire was wound around the obtained powder magnetic core to obtain a reactor of Sample 1A.

（サンプル２Ａ〜５Ａ）
前記サンプル１Ａの製造時に、試験片の密度が、それぞれ、５．０Ｍｇ／ｍ３、５．５Ｍｇ／ｍ３、６．０Ｍｇ／ｍ３、６．２Ｍｇ／ｍ３となるように成形条件を設定した以外は、前記サンプル１Ａと同様にして、サンプル２Ａ〜５Ａのリアクトルを得た。 (Samples 2A-5A)
During manufacture of the sample 1A, setting the density of the specimen, respectively, 5.0Mg / m 3, 5.5Mg / m 3, 6.0Mg / m 3, the molding conditions such that 6.2 mg / m 3 Except that, reactors of Samples 2A to 5A were obtained in the same manner as Sample 1A.

１．２ 成形条件の評価
サンプル１Ａ〜５Ａのリアクトルについて、それぞれの磁化曲線（Ｂ−Ｈ特性）を評価した。評価結果を図１０に示す。
図１０から明らかなように、サンプル２Ａ〜４Ａのリアクトルは、８００００Ａ／ｍの高磁場においても、磁束密度が飽和せず、低磁場から高磁場まで安定した透磁率を示した。
一方、サンプル１Ａのリアクトルは、透磁率が全体的に低くなり過ぎた。
また、サンプル５Ａのリアクトルは、低磁場側での透磁率は高くなるものの、高磁場側では、磁束密度が飽和して透磁率が小さくなる。 1.2 Evaluation of molding conditions For the reactors of Samples 1A to 5A, the respective magnetization curves (BH characteristics) were evaluated. The evaluation results are shown in FIG.
As is clear from FIG. 10, the reactors of Samples 2A to 4A did not saturate the magnetic flux density even at a high magnetic field of 80000 A / m, and showed a stable magnetic permeability from a low magnetic field to a high magnetic field.
On the other hand, the magnetic permeability of the reactor of sample 1A was too low overall.
In addition, the reactor of the sample 5A has a high magnetic permeability on the low magnetic field side, but on the high magnetic field side, the magnetic flux density is saturated and the magnetic permeability becomes small.

２．リアクトルの磁気特性の評価
２．１ リアクトルの作製
（サンプル１Ｂ）
＜１＞まず、Ｓｉ：５．３重量％、Ｂ：３重量％、およびＦｅ：残部と、不可避不純物とを含む組成であり、粒径が５３μｍ以下のＦｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス磁性粉末（軟磁性粉末）を用意し、このアモルファス磁性粉末の表面を酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で被覆する処理を行った。 2. Evaluation of reactor magnetic properties 2.1 Reactor fabrication (Sample 1B)
<1> First, Fe—Si—B based amorphous magnetic powder having a composition containing Si: 5.3 wt%, B: 3 wt%, Fe: remainder and inevitable impurities, and having a particle size of 53 μm or less ( Soft magnetic powder) was prepared, and the surface of the amorphous magnetic powder was coated with silicon oxide (SiO 2 ).

＜２＞次いで、処理後のアモルファス磁性粉末を、プレス成形装置のキャビティ内に投入し、常温にてプレス成形を行った。これにより、内径φ２０ｍｍ×外径φ３０ｍｍ×厚さ（高さ）５ｍｍのトロイダル形状をなす試験片（圧粉体）を作製した。なお、試験片の密度は、５．２Ｍｇ／ｍ３であった。
＜３＞次いで、得られた試験片に対し、大気雰囲気中で熱処理を施した。これにより、圧粉磁心を得た。なお、熱処理の条件は、４５０℃で２０分間とした。
＜４＞次いで、得られた圧粉磁心に、導線を巻き回し、サンプル１Ｂのリアクトルを得た。 <2> Next, the treated amorphous magnetic powder was put into a cavity of a press molding apparatus and press molded at room temperature. Thereby, a test piece (a green compact) having a toroidal shape with an inner diameter of 20 mm, an outer diameter of 30 mm, and a thickness (height) of 5 mm was produced. The density of the test piece was 5.2 Mg / m 3 .
<3> Next, the obtained test piece was heat-treated in an air atmosphere. As a result, a dust core was obtained. The heat treatment was performed at 450 ° C. for 20 minutes.
<4> Next, a conducting wire was wound around the obtained powder magnetic core to obtain a reactor of Sample 1B.

（サンプル２Ｂ〜７Ｂ）
Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス磁性粉末として、表１に示す粒径の粉末をそれぞれ用い、圧粉体の密度が表１に示す値になるように、プレス成形の荷重を調整してそれぞれプレス成形をした以外は、前記サンプル１Ｂの場合と同様にして、サンプル２Ｂ〜７Ｂのリアクトルを得た。 (Samples 2B-7B)
As the Fe-Si-B-based amorphous magnetic powder, powders having the particle diameters shown in Table 1 are used, and the press molding load is adjusted so that the density of the green compact becomes the value shown in Table 1. The reactor of sample 2B-7B was obtained like the case of the said sample 1B except having performed.

Figure 2009118553
Figure 2009118553

（サンプル８Ｂ）
Ｆｅ−Ｓｉ系の結晶質磁性粉末を用いた以外は、前記サンプル５Ｂの場合と同様にして、サンプル８Ｂのリアクトルを得た。
（サンプル９Ｂ）
圧粉磁心に代えて、珪素鋼板の磁心を用いた以外は、前記サンプル５Ｂの場合と同様にして、サンプル９Ｂのリアクトルを得た。 (Sample 8B)
A reactor of Sample 8B was obtained in the same manner as Sample 5B except that Fe-Si based crystalline magnetic powder was used.
(Sample 9B)
A reactor of sample 9B was obtained in the same manner as in sample 5B except that a magnetic steel core was used instead of the dust core.

２．２ 磁気特性の評価
２．２．１ 直流重畳特性の評価
次に、作製したサンプル１Ｂ〜９Ｂのリアクトルに対し、直流重畳特性を測定した。
この直流重畳特性の測定では、まず、各リアクトルのコイル（導線）に１００ｋＨｚの交流を印加するとともに、２００Ａの直流電流を重畳した。そして、各リアクトルのインダクタンスを測定することにより、直流重畳特性を評価した。
評価結果を図１１のグラフに示す。なお、図１１のグラフの横軸は、直流重畳電流を示し、縦軸は、直流電流を重畳しない場合のインダクタンスを１００％としたときの、インダクタンスの変化率を示している。 2.2 Evaluation of magnetic characteristics 2.2.1 Evaluation of direct current superimposition characteristics Next, direct current superposition characteristics were measured for the reactors of the manufactured samples 1B to 9B.
In the measurement of the DC superposition characteristics, first, an alternating current of 100 kHz was applied to a coil (conductive wire) of each reactor, and a direct current of 200 A was superposed. And the direct current superimposition characteristic was evaluated by measuring the inductance of each reactor.
The evaluation results are shown in the graph of FIG. Note that the horizontal axis of the graph of FIG. 11 represents the DC superimposed current, and the vertical axis represents the inductance change rate when the inductance when the DC current is not superimposed is 100%.

図１１から明らかなように、比較例に相当するサンプル８Ｂ〜９Ｂのリアクトルでは、それぞれ、コイルに２００Ａの直流重畳電流を流したときのインダクタンスが、直流電流を重畳しない場合の５〜１０％程度と低かった。これに対し、実施例に相当するサンプル１Ｂ〜７Ｂのリアクトルでは、それぞれ、コイルに２００Ａの直流重畳電流を流したときのインダクタンスが、直流電流を重畳しない場合の１５％以上と高かった。特に、サンプル１Ｂ〜６Ｂのリアクトルでは、それぞれ、２０％以上であった。したがって、サンプル１Ｂ〜７Ｂのリアクトルは、低磁場から高磁場まで優れた直流重畳特性を示すことが認められた。
また、サンプル１Ｂ〜７Ｂにおいては、アモルファス磁性粉末の粒径が小さいほど、また、圧粉磁心の密度が低いほど、それぞれ高電流側でのインダクタンスの低下率が小さく、インダクタンスの安定性がより優れていた。 As is clear from FIG. 11, in the reactors of samples 8B to 9B corresponding to the comparative example, the inductance when a DC superimposed current of 200 A is passed through the coils is about 5 to 10% of the case where no DC current is superimposed. It was low. On the other hand, in the reactors of Samples 1B to 7B corresponding to the examples, the inductance when a DC superimposed current of 200 A was passed through the coil was as high as 15% or more when no DC current was superimposed. In particular, in the reactors of Samples 1B to 6B, each was 20% or more. Therefore, it was recognized that the reactors of Samples 1B to 7B exhibited excellent DC superposition characteristics from a low magnetic field to a high magnetic field.
In Samples 1B to 7B, the smaller the particle size of the amorphous magnetic powder and the lower the density of the powder magnetic core, the smaller the rate of decrease in inductance on the higher current side, and the more excellent the inductance stability. It was.

２．２．２ 透磁率−周波数特性の評価
次に、作製したサンプル１Ｂ〜９Ｂのリアクトルに対し、透磁率−周波数特性を測定した。
この透磁率−周波数特性の測定では、各リアクトルのコイルに印加する交流の周波数を変化させたときの透磁率の変化を測定した。
測定結果を図１２のグラフに示す。なお、図１２のグラフの横軸は、コイルに印加する交流の周波数を示し、縦軸は、コイルに印加する交流の周波数が５０Ｈｚのときの透磁率を１００％としたときの、透磁率の変化率を示している。 2.2.2 Evaluation of permeability-frequency characteristics Next, the permeability-frequency characteristics were measured for the reactors of the produced samples 1B to 9B.
In the measurement of the magnetic permeability-frequency characteristic, the change in magnetic permeability was measured when the frequency of the alternating current applied to the coil of each reactor was changed.
The measurement results are shown in the graph of FIG. In addition, the horizontal axis of the graph of FIG. 12 shows the frequency of the alternating current applied to the coil, and the vertical axis represents the permeability when the magnetic permeability when the alternating current frequency applied to the coil is 50 Hz is 100%. The rate of change is shown.

図１２から明らかなように、比較例に相当するサンプル８Ｂ〜９Ｂのリアクトルでは、周波数が１ｋＨｚを超えると透磁率が急激に低下した。これに対し、実施例に相当するサンプル１Ｂ〜７Ｂのリアクトルでは、それぞれ、周波数が１００ｋＨｚと高くても、透磁率は５０Ｈｚのときの７０％以上であった。特に、サンプル１Ｂ〜６Ｂのリアクトルでは、それぞれ、８０％以上であった。   As is clear from FIG. 12, in the reactors of samples 8B to 9B corresponding to the comparative example, the magnetic permeability rapidly decreased when the frequency exceeded 1 kHz. On the other hand, in the reactors of Samples 1B to 7B corresponding to the examples, the magnetic permeability was 70% or more at 50 Hz even when the frequency was as high as 100 kHz. In particular, in the reactors of Samples 1B to 6B, it was 80% or more, respectively.

したがって、サンプル１Ｂ〜７Ｂのリアクトルでは、低周波から高周波まで安定して高い透磁率を示すことが認められた。
また、サンプル１Ｂ〜７Ｂのうち、アモルファス磁性粉末の粒径が１０６μｍ以下であるリアクトル（サンプル１Ｂ〜４Ｂ）では、それぞれ、１００ｋＨｚにおける透磁率が、５０Ｈｚにおける透磁率の９８％以上と特に高い値を示した。 Therefore, it was recognized that the reactors of Samples 1B to 7B showed a high magnetic permeability stably from a low frequency to a high frequency.
In addition, among the samples 1B to 7B, in the reactors (samples 1B to 4B) in which the particle size of the amorphous magnetic powder is 106 μm or less, the permeability at 100 kHz is particularly high, such as 98% or more of the permeability at 50 Hz. Indicated.

３．電池システムの作製・評価
３．１ 電池システムの作製
（実施例１）
次に、作製したサンプル１Ｂのリアクトルを、図８に示す回路中のリアクトルとして用いることにより、昇圧回路を得た。
また、得られた昇圧回路の入力側に電圧２００Ｖのバッテリ（電池）を接続した。
これらの昇圧回路および電池を、ケース内に収納し、図１に示す電池システムを得た。
なお、スイッチング素子には、ＩＧＢＴを用いた。
また、リアクトルのインダクタンスは、０．５ｍＨであった。
さらに、ケースとして、アルミニウム製のケースを用いた。 3. Production and Evaluation of Battery System 3.1 Production of Battery System (Example 1)
Next, the booster circuit was obtained by using the reactor of the produced sample 1B as a reactor in the circuit shown in FIG.
Further, a battery (battery) having a voltage of 200 V was connected to the input side of the obtained booster circuit.
These booster circuits and batteries were housed in a case to obtain a battery system shown in FIG.
In addition, IGBT was used for the switching element.
The inductance of the reactor was 0.5 mH.
Further, an aluminum case was used as the case.

（実施例２〜７）
サンプル２Ｂ〜７Ｂのリアクトルを用いた以外は、それぞれ、前記実施例１と同様にして、電池システムを得た。
（比較例１〜２）
サンプル８Ｂ〜９Ｂのリアクトルを用いた以外は、それぞれ、前記実施例１と同様にして、電池システムを得た。 (Examples 2 to 7)
A battery system was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reactors of Samples 2B to 7B were used.
(Comparative Examples 1-2)
A battery system was obtained in the same manner as in Example 1 except that the reactors of Samples 8B to 9B were used.

３．２ 電池システムの評価
次に、各実施例および各比較例で得られた電池システムの出力側にインバータと交流モータをこの順で接続した。そして、３０ｋＨｚの繰り返し周波数でＩＧＢＴのＯＮ／ＯＦＦを行い、各電池システムにより交流モータを回転させることにより、各電池システムについて評価した。
なお、この評価は、リアクトルに流れる電流が２０Ａになるよう運転した場合（重負荷）と、３Ａになるよう運転した場合（軽負荷）とで、交流モータの回転の安定性と、リアクトルの表面温度とについて評価した。 3.2 Evaluation of Battery System Next, an inverter and an AC motor were connected in this order to the output side of the battery system obtained in each example and each comparative example. Then, each battery system was evaluated by turning on / off the IGBT at a repetition frequency of 30 kHz and rotating the AC motor by each battery system.
This evaluation is based on the stability of the rotation of the AC motor and the surface of the reactor when the operation is performed so that the current flowing through the reactor is 20 A (heavy load) and when the operation is performed so as to be 3 A (light load). The temperature was evaluated.

その結果、各実施例で得られた電池システムでは、負荷の大きさによらず、交流モータを安定的に回転させることができた。また、運転中のリアクトルの表面温度は、いずれも１５０℃以下であった。特に、アモルファス磁性粉末の粒径が小さいほど、リアクトルの表面温度が低かった。
一方、各比較例で得られた電池システムでは、軽負荷のときに、交流モータの回転が不安定になった。また、運転中のリアクトルの表面温度が急激に上昇し、いずれも１５０℃を超えた。
通電終了後、リアクトルを確認したところ、磁心に変色が認められた。 As a result, in the battery system obtained in each example, the AC motor could be stably rotated regardless of the size of the load. In addition, the surface temperature of the reactor during operation was 150 ° C. or less. In particular, the smaller the particle size of the amorphous magnetic powder, the lower the surface temperature of the reactor.
On the other hand, in the battery system obtained in each comparative example, the rotation of the AC motor became unstable when the load was light. Moreover, the surface temperature of the reactor in operation rose rapidly, and all exceeded 150 degreeC.
When the reactor was confirmed after the energization was completed, discoloration was observed in the magnetic core.

本発明の電池システムの実施形態を示す概略図（斜視図）である。It is the schematic (perspective view) which shows embodiment of the battery system of this invention. 本発明の電池システムが備える昇圧回路の実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows embodiment of the step-up circuit with which the battery system of this invention is provided. 図２に示す昇圧回路が有するリアクトルを説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the reactor which the booster circuit shown in FIG. 2 has. （ａ）アモルファス金属で構成された圧粉磁心と、（ｂ）従来の圧粉磁心とにおける磁化曲線（Ｂ−Ｈ特性）とをそれぞれ示すグラフである。It is a graph which shows the magnetization curve (BH characteristic) in (a) the powder magnetic core comprised with the amorphous metal, and (b) the conventional powder magnetic core, respectively. 図２に示す昇圧回路の動作原理を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operating principle of the booster circuit shown in FIG. 2. アモルファス金属で構成された圧粉磁心と、従来の圧粉磁心と、珪素鋼板で構成された従来の磁心とについて、印加する交流の周波数に対する各磁心の鉄損を示すグラフである。It is a graph which shows the iron loss of each magnetic core with respect to the frequency of the alternating current applied about the powder magnetic core comprised with the amorphous metal, the conventional powder magnetic core, and the conventional magnetic core comprised with the silicon steel plate. （ａ）図２に示す昇圧回路のリアクトルに流れる電流波形の一例と、（ｂ）図２に示すリアクトルを、複数枚のアモルファスリボンを積層してなる磁心を備えたリアクトルで置き換えた昇圧回路（従来の昇圧回路）のリアクトルに流れる電流波形の一例とをそれぞれ示すグラフである。(A) An example of a waveform of a current flowing in the reactor of the booster circuit shown in FIG. 2, and (b) a booster circuit in which the reactor shown in FIG. 2 is replaced with a reactor having a magnetic core formed by laminating a plurality of amorphous ribbons ( It is a graph which each shows an example of the current waveform which flows into the reactor of the conventional booster circuit. 本発明の電池システムが備える昇圧回路の他の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structural example of the booster circuit with which the battery system of this invention is provided. 本発明の電池システムを有するハイブリッド自動車の実施形態を示す概略図（平面図）である。It is the schematic (plan view) which shows embodiment of the hybrid vehicle which has a battery system of this invention. サンプル１Ａ〜５Ａのリアクトルの各磁化曲線（Ｂ−Ｈ特性）を示すグラフである。It is a graph which shows each magnetization curve (BH characteristic) of the reactor of samples 1A-5A. サンプル１Ｂ〜９Ｂのリアクトルの直流重畳特性を示すグラフである。It is a graph which shows the direct current superimposition characteristic of the reactor of samples 1B-9B. サンプル１Ｂ〜９Ｂのリアクトルの透磁率−周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the magnetic permeability-frequency characteristic of the reactor of samples 1B-9B.

符号の説明Explanation of symbols

１……電池システム ２……電池 ３……リレー ４……昇圧回路 ４０１……正極側ライン ４０２……負極側ライン ４２……スイッチング素子 ４２５……コンデンサ ４３……コンデンサ ４４……ダイオード ４５……リアクトル ４５１……圧粉磁心（コア） ４５１０……軟磁性粉末 ４５１１……バインダ ４５２……導線（コイル） ５……制御部 ６……ケース ６１……コネクタ ６１１……雄コネクタ ６１２……雌コネクタ ７……配線 ８……ノイズフィルタ ８１、８２……コンデンサ ８３……コモンモードチョークコイル ８４……ノーマルモードチョークコイル ２００……ハイブリッド自動車 ２０１……前輪 ２０２……後輪 ２０３、２０４……車軸 ２１０……インバータ ２２０……車両駆動用モータ ２３０……エンジン ２４０……ギア ２５０……ＥＣＵ ２６０……配線 Ｌ……負荷   1 …… Battery system 2 …… Battery 3 …… Relay 4 …… Boost circuit 401 …… Positive side line 402 …… Negative side line 42 …… Switching element 425 …… Capacitor 43 …… Capacitor 44 …… Diode 45 …… Reactor 451 ... Powder magnetic core (core) 4510 ... Soft magnetic powder 4511 ... Binder 452 ... Conductor (coil) 5 ... Control unit 6 ... Case 61 ... Connector 611 ... Male connector 612 ... Female connector 7 ... Wiring 8 ... Noise filter 81, 82 ... Capacitor 83 ... Common mode choke coil 84 ... Normal mode choke coil 200 ... Hybrid vehicle 201 ... Front wheel 202 ... Rear wheel 203, 204 ... Axle 210 ... Inverter 220 ... Vehicle drive motor 230 ... Engine 240 ...... gear 250 ...... ECU 260 ...... wiring L ...... load

Claims (20)

電池と、
スイッチ、コンデンサ、ダイオードおよびリアクトルを備え、前記電池の電圧を昇圧する昇圧回路と、
筐体とを有し、
前記リアクトルの磁心は、アモルファス軟磁性粉末を、圧粉体密度が５．０〜６．０Ｍｇ／ｍ３になるように圧粉成形した後、非還元性雰囲気中において、４００〜５００℃の温度で１０〜３０分間の熱処理を施すことにより作製されたものであり、
前記電池および前記昇圧回路が、前記筐体内に一体的に収納されていることを特徴とする電池システム。 Battery,
A booster circuit that includes a switch, a capacitor, a diode, and a reactor, and boosts the voltage of the battery;
A housing,
The magnetic core of the reactor is formed by compressing an amorphous soft magnetic powder so that the green compact density is 5.0 to 6.0 Mg / m 3 , and then in a non-reducing atmosphere, a temperature of 400 to 500 ° C. It was made by performing heat treatment for 10 to 30 minutes at
The battery system, wherein the battery and the booster circuit are integrally stored in the casing. 前記昇圧回路は、昇圧比可変のチョッパ方式の昇圧回路である請求項１に記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein the booster circuit is a chopper booster circuit having a variable boost ratio. さらに、前記筐体内に設けられ、前記スイッチの開閉動作を制御する機能を有する制御手段を有し、
該制御手段は、自発的に、または、当該電池システムの外部からの情報に基づいて、前記スイッチの開閉動作を制御することにより、前記昇圧回路の昇圧比を決定するよう構成されている請求項２に記載の電池システム。 Furthermore, it has a control means provided in the housing and having a function of controlling the opening / closing operation of the switch,
The control means is configured to determine a step-up ratio of the step-up circuit by controlling an open / close operation of the switch spontaneously or based on information from the outside of the battery system. 2. The battery system according to 2. 駆動用モータに交流電力を供給するインバータ部に接続して使用されるものであり、
前記制御手段は、前記駆動用モータが発生すべき出力に応じて、前記昇圧回路の昇圧比を決定するよう構成されている請求項３に記載の電池システム。 It is used by connecting to an inverter that supplies AC power to the drive motor,
The battery system according to claim 3, wherein the control unit is configured to determine a boost ratio of the booster circuit according to an output to be generated by the driving motor. 前記アモルファス磁性粉末は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系アモルファス金属を主材料として構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to any one of claims 1 to 4, wherein the amorphous magnetic powder is composed of a Fe-Si-B amorphous metal as a main material. 前記アモルファス磁性粉末の粒径は、１５０μｍ以下である請求項１ないし５のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein the amorphous magnetic powder has a particle size of 150 μm or less. 前記磁心は、２００Ａの直流を重畳したときのインダクタンスが、直流を重畳しなかったときのインダクタンスの５〜２０％となるものである請求項１ないし６のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetic core has an inductance when a direct current of 200A is superimposed, which is 5 to 20% of an inductance when the direct current is not superimposed. 前記磁心は、１００ｋＨｚの交流を印加したときの透磁率が、５０Ｈｚの交流を印加したときの透磁率の７０％以上となるものである請求項１ないし７のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to any one of claims 1 to 7, wherein the magnetic core has a magnetic permeability of 70% or more when an alternating current of 100 kHz is applied and an alternating current of 50 Hz is applied. 前記電池の電圧を、時間的に連続して昇圧可能である請求項１ないし８のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein the battery voltage can be boosted continuously in time. 前記スイッチを開閉する際の周波数を５〜１００ｋＨｚに設定して使用される請求項１ないし９のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to any one of claims 1 to 9, wherein the battery system is used by setting a frequency for opening and closing the switch to 5 to 100 kHz. 前記電池の電圧は、１００Ｖ以上である請求項１ないし１０のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein a voltage of the battery is 100 V or more. 前記スイッチを開閉する際のＯＮデューティは、９５％以下に設定される請求項１ないし１１のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein an ON duty when the switch is opened and closed is set to 95% or less. 前記昇圧回路は、前記負荷の大きさによらず、前記直流電源の電圧を連続発振モードで昇圧可能になっている請求項１ないし１２のいずれかに記載の電池システム。   13. The battery system according to claim 1, wherein the booster circuit can boost the voltage of the DC power supply in a continuous oscillation mode regardless of the size of the load. 前記リアクトルのインダクタンスは、０．０１〜５ｍＨである請求項１ないし１３のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein an inductance of the reactor is 0.01 to 5 mH. 前記リアクトルの通電中の温度が、−４０℃以上１５０℃以下に維持される請求項１ないし１４のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein a temperature during energization of the reactor is maintained at −40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. 前記磁心は、トロイダル形状をなしている請求項１ないし１５のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein the magnetic core has a toroidal shape. 前記磁心は、全体を一体的に成形することにより作製されたものである請求項１ないし１６のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to any one of claims 1 to 16, wherein the magnetic core is manufactured by integrally molding the whole. 前記筐体は、その少なくとも一部が金属材料で構成されている請求項１ないし１７のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein at least a part of the housing is made of a metal material. 前記筐体は、前記昇圧回路から発生した熱を、前記筐体の外部に放出するためのヒートシンクの機能を有する請求項１８に記載の電池システム。   The battery system according to claim 18, wherein the casing has a function of a heat sink for releasing heat generated from the booster circuit to the outside of the casing. 前記電池は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池である請求項１ないし１９のいずれかに記載の電池システム。   The battery system according to claim 1, wherein the battery is a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.
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