JP2018033262A - 電圧変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回生電圧が相対的に低い場合でも適正に昇圧することができる電圧変換装置を提供する。
【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、基準電圧以上の入力電圧（高回生電圧）を第一電圧に昇圧する効率が、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより基準電圧以上の入力電圧（高回生電圧）を第一電圧に昇圧する効率よりもよく、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、基準電圧未満の入力電圧（低回生電圧）を第二電圧に昇圧する効率が、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより基準電圧未満の入力電圧（低回生電圧）を第二電圧に昇圧する効率よりもよい。そして、電圧変換装置１は、入力電圧が基準電圧以上の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより入力電圧を昇圧させ、入力電圧が基準電圧未満の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより入力電圧を昇圧させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電圧変換装置に関する。
従来、直流の入力電圧を所定の電圧に変換する電圧変換装置がある。例えば、電圧変換装置は、電気自動車（ＥＶ；Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の車両に搭載され、車両の回生制御に応じて生じる回生電圧を所定の電圧に昇圧して蓄電池に充電する（例えば、特許文献１）。
特開２０１１−３０３５５号公報
ところで、電圧変換装置は、相対的に高い回生電圧を昇圧するように構成されている場合が多く、この場合には、相対的に低い回生電圧を昇圧することが困難であった。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回生電圧が相対的に低い場合も含めて適正に昇圧することができる電圧変換装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電圧変換装置は、予め設定された基準電圧以上の直流の入力電圧を直流の第一電圧に昇圧する第一コンバータと、前記基準電圧未満の前記直流の入力電圧を前記直流の第一電圧より低い直流の第二電圧に昇圧する第二コンバータと、前記第一コンバータと前記第二コンバータとを切り替える制御部と、を備え、前記第一コンバータは、前記基準電圧以上の前記入力電圧を前記第一電圧に昇圧する効率が、前記第二コンバータにより前記基準電圧以上の前記入力電圧を前記第一電圧に昇圧する効率よりもよく、前記第二コンバータは、前記基準電圧未満の前記入力電圧を前記第二電圧に昇圧する効率が、前記第一コンバータにより前記基準電圧未満の前記入力電圧を前記第二電圧に昇圧する効率よりもよく、前記制御部は、前記入力電圧が前記基準電圧以上の場合、前記第一コンバータにより前記入力電圧を昇圧させ、前記入力電圧が前記基準電圧未満の場合、前記第二コンバータにより前記入力電圧を昇圧させることを特徴とする。
また、上記電圧変換装置において、複数の電池セルを含んで構成され、前記第一コンバータ又は前記第二コンバータから出力される電力を蓄電する蓄電部を備え、前記制御部は、前記複数の電池セルの全てを直列に接続した総電池セル群を形成する状態を第一接続モードとし、前記複数の電池セルの一部を直列に接続した分割電池セル群を複数形成し、前記複数の分割電池セル群にはそれぞれ異なる前記電池セルが含まれる状態を第二接続モードとした場合、前記第一コンバータにより前記入力電圧を前記第一電圧に昇圧する場合、前記第一接続モードで前記蓄電部を充電し、前記第二コンバータにより前記入力電圧を前記第二電圧に昇圧する場合、前記第二接続モードで前記蓄電部を充電することが好ましい。
また、上記電圧変換装置において、前記複数の分割電池セル群の電圧を検出する電圧検出部を備え、前記制御部は、前記第二接続モードの場合に、前記電圧検出部により前記分割電池セル群の電圧をそれぞれ検出し、相対的に電圧の低い前記分割電池セル群を充電することが好ましい。
本発明に係る電圧変換装置によれば、第一コンバータは、基準電圧以上の入力電圧を第一電圧に昇圧する効率が、第二コンバータにより基準電圧以上の入力電圧を第一電圧に昇圧する効率よりもよく、第二コンバータは、基準電圧未満の入力電圧を第二電圧に昇圧する効率が、第一コンバータにより基準電圧未満の入力電圧を第二電圧に昇圧する効率よりもよい。そして、電圧変換装置は、入力電圧が基準電圧以上の場合、第一コンバータにより入力電圧を昇圧させ、入力電圧が基準電圧未満の場合、第二コンバータにより入力電圧を昇圧させる。これにより、電圧変換装置は、回生電圧が相対的に低い場合も含めて適正に昇圧することができる。
図１は、実施形態に係る電圧変換装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係る電圧変換装置の動作例を示すフローチャートである。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係る電圧変換装置１について説明する。電圧変換装置１は、直流の入力電圧を所定の電圧に変換する装置である。本実施形態では、電圧変換装置１は、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッドカー（ＰＨＥＶ；Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の車両２に搭載される例について説明する。
車両２は、減速時に車輪の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する機能（回生ブレーキ）を有している。例えば、車両２は、図示しないブレーキが踏まれると車輪の回転力が車両２の発電機３に伝わり、発電機３が回転されることにより起電圧（回生電圧）を発生する。電圧変換装置１は、発電機３が発生させた回生電圧を昇圧して車両２の蓄電池（二次電池）１０に充電する。回生電圧は、車両２の速度が相対的に速く運動エネルギーが高い場合には高くなり、車両２の速度が相対的に遅く運動エネルギーが低い場合には低くなる。なお、発電機３は、車輪を駆動する駆動モータが発電機３の機能を兼ね備える構成でもよいし、駆動モータとは別に発電機３を設ける構成でもよい。以下、電圧変換装置１について詳細に説明する。
電圧変換装置１は、蓄電部としての蓄電池１０と、電圧検出部２０と、スイッチ部３０と、Ａ／Ｄ変換器４０と、第一コンバータとしてのＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａと、第二コンバータとしてのＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂと、制御部６０とを備える。
蓄電池１０は、例えば車両２に搭載され、車両２の車輪を回転駆動する駆動用電池である。蓄電池１０は、例えばリチウムイオン電池であり、駆動用の電力を蓄電する。例えば、蓄電池１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａ又はＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂから出力される電力を蓄電する。蓄電池１０は、複数の電池セル１１を含んで構成される。蓄電池１０は、複数の電池セル１１が電気的に直列に接続されている。蓄電池１０は、充電する場合、全ての電池セル１１が直列に接続された状態で充電したり、一部の電池セル１１が直列に接続された状態で充電したりする。ここで、複数の電池セル１１の全てを直列に接続した総電池セル群１２を形成する状態を第一接続モードという。また、複数の電池セル１１の一部を直列に接続した分割電池セル群１３を複数形成する状態を第二接続モードという。第二接続モードでは、複数の分割電池セル群１３にはそれぞれ異なる電池セル１１が含まれる。本実施形態においては、第二接続モードでは、高電位側の分割電池セル群１３Ｈと低電位側の分割電池セル群１３Ｌとの二つに蓄電池１０が分割される。なお、二つの分割電池セル群１３Ｈ、１３Ｌよりも多くの分割電池セル群１３に分割してもよい。本実施形態では、複数の電池セル１１は、同じ容量かつ同じ起電圧の電池が用いられる。分割電池セル群１３Ｈと分割電池セル群１３Ｌとは、同じ数の電池セル１１を有している。分割電池セル群１３Ｈの各電池セル１１が満充電の電圧ＶＨと、分割電池セル群１３Ｌの各電池セル１１が満充電の電圧ＶＬとは、同等の電圧である。蓄電池１０は、放電する場合、全ての電池セル１１が直列に接続された状態で放電される。
電圧検出部２０は、蓄電池１０の電圧を検出するものである。電圧検出部２０は、第一電圧検出部２１と、第二電圧検出部２２と、第三電圧検出部２３とを備える。第一電圧検出部２１は、総電池セル群１２の陽極と陰極とに接続され、総電池セル群１２の電圧ＶＡを検出して電圧検出信号をＡ／Ｄ変換器４０を介して制御部６０に出力する。第二電圧検出部２２は、分割電池セル群１３Ｈの陽極と陰極とに接続され、分割電池セル群１３Ｈの電圧ＶＨを検出して電圧検出信号をＡ／Ｄ変換器４０を介して制御部６０に出力する。第三電圧検出部２３は、分割電池セル群１３Ｌの陽極と陰極に接続され、分割電池セル群１３Ｌの電圧ＶＬを検出して電圧検出信号をＡ／Ｄ変換器４０を介して制御部６０に出力する。
スイッチ部３０は、電流が流れる経路を切り替えるものである。スイッチ部３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂ及び蓄電池１０に接続され、後述する制御部６０からの切替信号に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂから蓄電池１０に流れる電流を切り替える。例えば、スイッチ部３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂから出力される電流を蓄電池１０の分割電池セル群１３Ｈ又は分割電池セル群１３Ｌに流れるように切り替える。スイッチ部３０は、第一スイッチ３１と第二スイッチ３２とを備える。第一スイッチ３１は、分割電池セル群１３Ｈの陽極に接続される端子３１ａと、分割電池セル群１３Ｌの陽極に接続される端子３１ｂと、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂの陰極に接続される端子３１ｃとを備える。第二スイッチ３２は、分割電池セル群１３Ｈの陰極に接続される端子３２ａと、分割電池セル群１３Ｌの陰極に接続される端子３２ｂと、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂの陽極に接続される端子３２ｃとを備える。
スイッチ部３０は、切替信号に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂの陽極側の端子３２ｃと分割電池セル群１３Ｈの陰極側の端子３２ａとを接続し、さらに、分割電池セル群１３Ｈの陽極側の端子３１ａとＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂの陰極側の端子３１ｃとを接続する。これにより、スイッチ部３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂから出力される電流を分割電池セル群１３Ｈに流す流路を形成する。また、スイッチ部３０は、切替信号に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂの陽極側の端子３２ｃと分割電池セル群１３Ｌの陰極側の端子３２ｂとを接続し、さらに、分割電池セル群１３Ｌの陽極側の端子３１ｂとＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂの陰極側の端子３１ｃとを接続する。これにより、スイッチ部３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂから出力される電流を分割電池セル群１３Ｌに流す流路を形成する。
Ａ／Ｄ変換器４０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器４０は、第一電圧検出部２１、第二電圧検出部２２、第三電圧検出部２３及び制御部６０に接続され、各電圧検出部２１〜２３から出力されるアナログの電圧検出信号をデジタルの電圧検出信号に変換して制御部６０に出力する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、直流の入力電圧（回生電圧ともいう。）を昇圧するコンバータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、発電機３及び蓄電池１０に接続され、発電機３から出力される相対的に高い直流の回生電圧を一定の電圧に昇圧する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、予め設定された基準電圧以上の回生電圧（高回生電圧ともいう。）を直流の第一電圧に昇圧する。ここで、基準電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａ、５０Ｂの仕様に応じて効率がよいところで適宜設定される。例えば、基準電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０ＡとＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂとの変換効率が逆転する電圧である。第一電圧は、数百ボルト程度の電圧であり、例えば３００Ｖ〜４００Ｖ程度であるが、これに限定されない。第一電圧は、車種等に応じて適宜設定される。ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、所定の高回生電圧を第一電圧に昇圧する効率が、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより所定の高回生電圧を第一電圧に昇圧する効率よりもよい。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、或る高回生電圧を第一電圧に昇圧する場合に、回生電力に対する出力電力の割合がＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂよりも高い。これは、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、高回生電圧を第一電圧に昇圧する場合に、電流が流れて起電力を生じるコイル（図示せず）や、コイルに流れる電流をオンオフするスイッチング素子（図示せず）等の電子素子がＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂよりも適しているからである。ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、第一電圧に昇圧した電力を蓄電池１０（総電池セル群１２）に出力する。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、非絶縁型のコンバータでも絶縁型のコンバータでもよい。
ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、直流の回生電圧を昇圧するコンバータである。ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、発電機３及び蓄電池１０に接続され、発電機３から出力される相対的に低い直流の回生電圧を一定の電圧に昇圧する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、基準電圧未満の回生電圧（低回生電圧ともいう。）を第一電圧より低い直流の第二電圧に昇圧する。第二電圧は、例えば１５０Ｖ〜２００Ｖ程度であるが、これに限定されない。第二電圧は、第一電圧等に応じて適宜設定される。ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、所定の低回生電圧を第二電圧に昇圧する効率が、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより所定の低回生電圧を第二電圧に昇圧する効率よりもよい。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、或る低回生電圧を第二電圧に昇圧する場合に、回生電力に対する出力電力の割合がＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａよりも高い。これは、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、低回生電圧を第二電圧に昇圧する場合に、電流が流れて起電力を生じるコイル（図示せず）や、コイルに流れる電流をオンオフするスイッチング素子（図示せず）等の電子素子がＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａよりも適しているからである。ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、第二電圧に昇圧した電力を蓄電池１０（分割電池セル群１３）に出力する。このように、本実施形態は、高回生電圧を適正に昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａと、低回生電圧を適正に昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂとを備えることで、回生電圧が相対的に高い場合でも回生電圧が相対的に低い場合でも適正に昇圧することができる。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、絶縁型のコンバータである。これは、分割電池セル群１３Ｌの陽極側がＧＮＤ１に接続され、分割電池セル群１３Ｌの陰極側のＧＮＤ１と短絡することを防止するためである。
制御部６０は、電圧を昇圧して蓄電池１０に蓄電することを制御するものである。制御部６０は、ＣＰＵ、記憶部を構成するＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部６０は、発電機３及びＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａ、５０Ｂに接続され、発電機３から出力される電圧（回生電圧）に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０ＡとＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂとを切り替える。例えば、制御部６０は、発電機３から出力される電圧（回生電圧）と、予め設定された基準電圧とを比較し、回生電圧が基準電圧以上の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより回生電圧を昇圧するように切り替える。例えば、制御部６０は、回生電圧が基準電圧以上の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａをオンに設定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂをオフに設定する。また、制御部６０は、回生電圧が基準電圧未満の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより回生電圧を昇圧するように切り替える。例えば、制御部６０は、回生電圧が基準電圧未満の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａをオフに設定し、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂをオンに設定する。
また、制御部６０は、Ａ／Ｄ変換器４０及びスイッチ部３０に接続され、Ａ／Ｄ変換器４０を介して出力される電圧検出信号に基づいてスイッチ部３０を制御する。例えば、制御部６０は、分割電池セル群１３Ｈの電圧ＶＨが分割電池セル群１３Ｌの電圧ＶＬよりも低い場合、分割電池セル群１３Ｈを充電するようにスイッチ部３０を切り替える切替信号をスイッチ部３０に出力する。また、制御部６０は、分割電池セル群１３Ｌの電圧ＶＬが分割電池セル群１３Ｈの電圧ＶＨよりも低い場合、分割電池セル群１３Ｌを充電するようにスイッチ部３０を切り替える切替信号をスイッチ部３０に出力する。制御部６０は、分割電池セル群１３Ｈ、１３Ｌの電圧ＶＨ、ＶＬが充電終止電圧である場合、分割電池セル群１３Ｈ、１３Ｌへの充電を停止する。また、制御部６０は、総電池セル群１２の電圧ＶＡが充電終止電圧である場合、総電池セル群１２への充電を停止する。
次に、図２を参照して電圧変換装置１の動作例について説明する。制御部６０は、回生処理か否かを判定する（ステップＳ１）。制御部６０は、例えば、ブレーキが踏まれて車輪の回転力が車両２の発電機３に伝わり、発電機３が回転され回生電圧が生じると回生処理と判定する。制御部６０は、回生処理と判定した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、回生電圧が低いか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、制御部６０は、予め設定された基準電圧と回生電圧とを比較する。制御部６０は、回生電圧が基準電圧未満（低回生電圧）である場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａをオフに設定し（ステップＳ３）、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂをオンに設定する（ステップＳ４）。次に、制御部６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより低回生電圧を第二電圧に昇圧する場合、第二接続モードで蓄電部１０を充電する。例えば、制御部６０は、分割電池セル群１３Ｈの電圧ＶＨと分割電池セル群１３Ｌの電圧ＶＬとを比較し、分割電池セル群１３Ｌの電圧ＶＬが分割電池セル群１３Ｈの電圧ＶＨよりも低い場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、分割電池セル群１３Ｌを充電するようにスイッチ部３０を切り替える（ステップＳ６）。例えば、制御部６０は、第二スイッチ３２の端子３２ｃと端子３２ｂとを接続し、さらに、第一スイッチ３１の端子３１ｂと端子３１ｃとを接続する。次に、制御部６０は、分割電池セル群１３へ所定の電力を充電する（ステップＳ７）。例えば、制御部６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより低回生電圧が第二電圧まで昇圧された電力を分割電池セル群１３Ｌに所定量だけ充電して処理を終了する。制御部６０は、分割電池セル群１３Ｈよりも電圧が低い分割電池セル群１３Ｌを充電することにより、分割電池セル群１３Ｈと分割電池セル群１３Ｌとの充電量のバランスをとる。これにより、制御部６０は、蓄電池１０の各電池セル１１を同等に充電することができるので、蓄電池１０の機能を十分に発揮することができる。
なお、上述のステップＳ５で、制御部６０は、分割電池セル群１３Ｈの電圧ＶＨが分割電池セル群１３Ｌの電圧ＶＬよりも低い場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、分割電池セル群１３Ｈを充電するようにスイッチ部３０を切り替える（ステップＳ８）。例えば、制御部６０は、第二スイッチ３２の端子３２ｃと端子３２ａとを接続し、さらに、第一スイッチ３１の端子３１ａと端子３１ｃとを接続する。
また、上述のステップＳ２で、制御部６０は、回生電圧が基準電圧以上（高回生電圧）である場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂをオフに設定し（ステップＳ９）、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａをオンに設定する（ステップＳ１０）。次に、制御部６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより高回生電圧を第一電圧に昇圧する場合、第一接続モードで蓄電部１０に所定の電力を充電する（ステップＳ１１）。例えば、制御部６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより高回生電圧が第一電圧まで昇圧された電力を総電池セル群１２に充電して処理を終了する。
また、上述のステップＳ１で、制御部６０は、回生処理ではないと判定した場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、車両２を駆動する力行処理を行い（ステップＳ１２）、処理を終了する。
以上のように、実施形態に係る電圧変換装置１によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａは、基準電圧以上の入力電圧（高回生電圧）を第一電圧に昇圧する効率が、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより基準電圧以上の入力電圧（高回生電圧）を第一電圧に昇圧する効率よりもよく、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂは、基準電圧未満の入力電圧（低回生電圧）を第二電圧に昇圧する効率が、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより基準電圧未満の入力電圧（低回生電圧）を第二電圧に昇圧する効率よりもよい。そして、電圧変換装置１は、入力電圧が基準電圧以上の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより入力電圧を昇圧させ、入力電圧が基準電圧未満の場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより入力電圧を昇圧させる。このように、電圧変換装置１は、高回生電圧を効率よく昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａと、低回生電圧を効率よく昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂとを用いることにより、回生電圧が相対的に高い場合でも回生電圧が相対的に低い場合でも適正に昇圧することができる。
従来例に係る電圧変換装置は、一つのＤＣ−ＤＣコンバータにより相対的に高い回生電圧を昇圧するように構成されている場合が多く、相対的に低い回生電圧を昇圧することが困難であった。また、従来例に係る電圧変換装置は、一つのＤＣ−ＤＣコンバータにより相対的に高い回生電圧から相対的に低い回生電圧まで幅広く一定の電圧まで昇圧しようとすると昇圧比が大きくなり、回生電圧が相対的に高い場合における変換効率が低下する問題があった。これは、昇圧比が大きくなることにより、例えばＤＣ−ＤＣコンバータのコイルが大型化し、当該コイルの抵抗（銅損）が大きくなることが原因の一つである。
これに対して、実施形態に係る電圧変換装置１は、回生電圧が相対的に高い場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａを用いて回生電圧を第一電圧に昇圧するので、例えばコイルを小型化することができ、高回生電圧を効率よく昇圧することができる。また、電圧変換装置１は、回生電圧が相対的に低い場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂを用いて回生電圧を第二電圧に昇圧するので昇圧比を従来よりも小さくすることが可能となり、低回生電圧を効率よく昇圧することができる。
また、電圧変換装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ａにより入力電圧を第一電圧に昇圧する場合、第一接続モードで蓄電池１０を充電し、ＤＣ−ＤＣコンバータ５０Ｂにより入力電圧を第二電圧に昇圧する場合、第二接続モードで蓄電池１０を充電する。これにより、電圧変換装置１は、第一電圧に昇圧した場合、当該第一電圧に対応した電圧の総電池セル群１２に対して充電をすることができる。また、電圧変換装置１は、第二電圧に昇圧した場合、当該第二電圧に対応した電圧の分割電池セル群１３に対して充電をすることができる。従って、電圧変換装置１は、第一電圧よりも低い第二電圧に昇圧した場合でも蓄電池１０に対して充電をすることができるので、回生電圧が相対的に低い場合に昇圧比を抑制することができる。
また、電圧変換装置１は、第二接続モードの場合に、電圧検出部２０により分割電池セル群１３の電圧をそれぞれ検出し、相対的に電圧の低い分割電池セル群１３を充電する。これにより、電圧変換装置１は、各分割電池セル群１３の充電量のバランスをとることができる。従って、電圧変換装置１は、蓄電池１０の各電池セル１１を同等に充電することができるので、蓄電池１０の機能を十分に発揮することができる。
〔変形例〕
電圧変換装置１は、車両２以外に設置してもよい。例えば、電圧変換装置１は、電車やエレベータ等に設置し、電車やエレベータ等で生じる回生電圧を昇圧してもよい。
また、複数の電池セル１１は、同じ容量かつ同じ起電圧の電池が用いられる例について説明したが、これに限定されず、容量や起電圧が異なる電池でもよい。
また、蓄電池１０は、複数の電池セル１１を含んで構成される例について説明したが、複数の電池セル１１以外により構成されてもよい。
１ 電圧変換装置
１０ 蓄電池（蓄電部）
１１ 電池セル
１２ 総電池セル群
１３ 分割電池セル群
１３Ｈ、１３Ｌ 分割電池セル群
５０Ａ ＤＣ−ＤＣコンバータ（第一コンバータ）
５０Ｂ ＤＣ−ＤＣコンバータ（第二コンバータ）
６０ 制御部

Claims (3)

  1. 予め設定された基準電圧以上の直流の入力電圧を直流の第一電圧に昇圧する第一コンバータと、
    前記基準電圧未満の前記直流の入力電圧を前記直流の第一電圧より低い直流の第二電圧に昇圧する第二コンバータと、
    前記第一コンバータと前記第二コンバータとを切り替える制御部と、を備え、
    前記第一コンバータは、
    前記基準電圧以上の前記入力電圧を前記第一電圧に昇圧する効率が、前記第二コンバータにより前記基準電圧以上の前記入力電圧を前記第一電圧に昇圧する効率よりもよく、
    前記第二コンバータは、
    前記基準電圧未満の前記入力電圧を前記第二電圧に昇圧する効率が、前記第一コンバータにより前記基準電圧未満の前記入力電圧を前記第二電圧に昇圧する効率よりもよく、
    前記制御部は、
    前記入力電圧が前記基準電圧以上の場合、前記第一コンバータにより前記入力電圧を昇圧させ、
    前記入力電圧が前記基準電圧未満の場合、前記第二コンバータにより前記入力電圧を昇圧させることを特徴とする電圧変換装置。
  2. 複数の電池セルを含んで構成され、前記第一コンバータ又は前記第二コンバータから出力される電力を蓄電する蓄電部を備え、
    前記制御部は、
    前記複数の電池セルの全てを直列に接続した総電池セル群を形成する状態を第一接続モードとし、
    前記複数の電池セルの一部を直列に接続した分割電池セル群を複数形成し、前記複数の分割電池セル群にはそれぞれ異なる前記電池セルが含まれる状態を第二接続モードとした場合、
    前記第一コンバータにより前記入力電圧を前記第一電圧に昇圧する場合、前記第一接続モードで前記蓄電部を充電し、
    前記第二コンバータにより前記入力電圧を前記第二電圧に昇圧する場合、前記第二接続モードで前記蓄電部を充電する請求項１に記載の電圧変換装置。
  3. 前記複数の分割電池セル群の電圧を検出する電圧検出部を備え、
    前記制御部は、
    前記第二接続モードの場合に、前記電圧検出部により前記分割電池セル群の電圧をそれぞれ検出し、相対的に電圧の低い前記分割電池セル群を充電する請求項２に記載の電圧変換装置。
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