JP2598465Y2 - 車両用電源装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、エンジンのクランクシ
ャフトに直結した交流機を、制動時には発電機運転して
エネルギーを回生し、力行運転時には電動機運転して駆
動補助を行う車両における車両用電源装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図７は、エネルギー回生用交流機部が組
み込まれた車両駆動部を示す図である。図７において１
はエンジン、２０は交流機部、２１はクラッチ部、２２
はトランスミッション部、２３はプロペラシャフトであ
る。

【０００３】エンジン１とクラッチ部２１との間に交流
機部２０を設け、交流機部２０の回転軸をクランクシャ
フトと直結する。車両を制動する場合の１つの方法とし
て、エンジンに負荷をかける方法があるが（例、エンジ
ンブレーキ）、交流機部２０は、その負荷の１種として
作用する。即ち、制動時に交流機部２０を発電機運転す
ると、そのためにエンジンの駆動力の一部が消費され、
エンジンに対しては制動力として作用する。

【０００４】逆に、エンジンの駆動力以外にも駆動力が
欲しいという場合、例えば発進や急加速をする場合、交
流機部２０を電動機運転して駆動補助をすることが出来
る。このような交流機部２０を具える車両の電源装置に
は、交流→直流変換機能，あるいは直流→交流変換機能
を持たせる等の配慮がなされている。

【０００５】（第１の従来例） 図４は、そのような従来の車両用電源装置の第１の例を
示す図である。図４において、１はエンジン、２は交流
機本体、３は界磁コイル、４は電圧調整器、５は回転子
位置検出器、６は電流検出器、７はインバータ、８はイ
ンバータ制御回路、９は抵抗、１０はチョッパ、１１は
チョッパ制御回路、１２はバッテリ、１３は車両負荷、
１４は総合制御部である。

【０００６】交流機本体２としては、例えば３相の同期
交流機が用いられる。３相の発電コイルの出力端子は、
インバータ７に接続される。インバータ７の端子Ａ，
Ｂ，Ｃは、直流端子である。直流端子Ａ，Ｃは、バッテ
リ１２の両端に接続される。直流端子Ｂ，Ｃは、抵抗９
とチョッパ１０の直列接続体の両端に接続される。車両
負荷１３は、バッテリ１２に並列に接続されている。

【０００７】インバータ７の具体的構成例を、図２に示
す。７−１はダイオード、７−２はＭＯＳトランジスタ
である。同じ図形で描かれている部分は、同種のもので
ある。９個のダイオードで、２組の３相全波整流回路
（交流→直流変換回路）が構成され、６個のＭＯＳトラ
ンジスタで、１組の直流→交流変換回路が構成されてい
る。なお、ＭＯＳトランジスタは、スイッチング素子と
して用いられている。

【０００８】交流機本体２の回転軸は、エンジン１に直
結されている。界磁コイル３に界磁電流を流し、エンジ
ン１により交流機本体２を回転させれば、交流機本体２
は発電する。発電電圧は、電圧調整器４により界磁電流
を制御することによって調整される。この車両用電源装
置では、発電時にインバータ７の直流端子Ａ，Ｃ間に発
生させた直流電圧で、バッテリ１２を充電してエネルギ
ーを回生する。バッテリ１２が満充電となると、チョッ
パ１０をオンして抵抗９に通電し、制動のエネルギーを
消費する。

【０００９】エンジンの駆動補助をする時には、インバ
ータ７の直流端子Ａ，Ｃ間に印加されているバッテリ電
圧を交流に変換し、交流機本体２に印加する。インバー
タ制御回路８は、インバータ７内のスイッチング素子
（図２では、ＭＯＳトランジスタ）のオン，オフを制御
する。回転子位置検出器５，電流検出器６からの信号
は、インバータ制御に利用される。総合制御部１４は、
車両速度等の各種の車両情報を参考にしながら、車両用
電源装置全体の動作を統括制御する。

【００１０】（第２の従来例） 図８は、従来の車両用電源装置の第２の例を示す図であ
る。図８において、２４は電源、２５はコンバータ、２
６は平滑用リアクトル、２７は平滑コンデンサ、２８は
インバータ、２９はモータ、３０はコンバータ制御回
路、３１はインバータ制御回路、４４は抵抗、４５はス
イッチング素子、４６はスイッチング制御回路である。

【００１１】これは、車両に使用されるモータ（例、エ
ンジンアシスト用，リターダ用）等の交流負荷に給電す
る場合の例である。電源２４は車両発電機であり、そこ
からの発電交流は、コンバータ２５により直流に変換さ
れる。コンバータ２５は、例えば６個のスイッチング素
子により構成され、それらのスイッチング制御は、コン
バータ制御回路３０により行われる。なお、コンバータ
２５は、逆方向の変換（直流→交流への変換）をするこ
とも出来る。

【００１２】直流は平滑用リアクトル２６，平滑コンデ
ンサ２７により平滑され、インバータ２８によって交流
負荷（ここではモータ２９）に適合した交流に変換され
る。インバータ２８は、例えばスイッチング素子とダイ
オードとの逆並列接続体６組により構成され、スイッチ
ング素子のスイッチング制御は、インバータ制御回路３
１によって行われる。

【００１３】抵抗４４は、余剰エネルギーを消費するた
めの抵抗である。例えば、エンジンブレーキによる発電
をさせた場合、スイッチング素子４５をオンすることに
より、その発電エネルギーを消費させるための抵抗であ
る。スイッチング素子４５のオン，オフは、スイッチン
グ制御回路４６によって制御される。

【００１４】なお、車両用電源装置に関係する従来の文
献としては、例えば特開平２−206301号公報がある。

【００１５】

【考案が解決しようとする課題】前記した車両用電源装
置の第１の従来例では、制動時にエネルギーを回生した
り、力行時に電源を供給したりする装置として、鉛蓄電
池であるバッテリを使用している。エネルギーの回生や
力行のための給電は、急速に行われる。ところが、鉛蓄
電池で急速充電や急速放電を繰り返すと、劣化が早く、
電池寿命が短くなるという問題点があった。

【００１６】また、車両用電源装置の第２の従来例で
は、負荷急減時（例、モータ２９の負荷が急に軽くなっ
た時）に、回路中に存在する誘導成分（平滑用リアクト
ル２６等）により高電圧が発生したり、電源電圧急上昇
時（例、ブレーキ回生時）に高電圧が発生し、それがイ
ンバータの直流側にかかるのでインバータの耐圧上好ま
しくないと共に、余剰エネルギーを無駄に消費してしま
うという問題点があった。本考案は、以上のような問題
点を解決することを課題とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本考案では、エンジンに直結され発電電流でバッテ
リを充電するよう接続された交流機と、該発電電流を整
流したり前記バッテリを電源として該交流機に印加する
交流を発生したりするインバータと、該インバータを制
御するインバータ制御回路とを具えた車両用電源装置に
おいて、大容量コンデンサと、高圧側端子がバッテリに
接続され低圧側端子が前記大容量コンデンサに接続され
た昇降圧コンバータと、前記交流機の発電機運転時の充
電または電動機運転時の放電が、主として大容量コンデ
ンサを使用してなされるよう昇降圧コンバータを制御す
るコンバータ制御回路とを具えることとした。

【００１８】また、エンジンに直結された交流機と、該
交流機に接続されたコンバータと、該コンバータの直流
側電圧を平滑する平滑回路と、平滑された電圧を交流に
変換して交流負荷へ給電するインバータとを具えた車両
用電源装置において、該インバータの直流側に高圧側端
子が接続され低圧側端子が大容量コンデンサに接続され
た昇降圧コンバータを設け、該昇降圧コンバータにより
前記大容量コンデンサを充放電制御することとした。

【００１９】

【作 用】エンジンに交流機を直結し、制動時に該交
流機を発電機運転してエネルギーを回生し、発進や急加
速のような力行時に回生エネルギーを放出して該交流機
を電動機運転する車両用電源装置に、大容量コンデンサ
と昇降圧コンバータとコンバータ制御回路とを設ける。
昇降圧コンバータの高圧側端子にはバッテリを接続し、
低圧側端子には大容量コンデンサを接続する。

【００２０】そして、エネルギー回生時やその放出時に
必要となる急速充電や急速放電は、バッテリによって行
うのではなく、主として大容量コンデンサによって行う
ように、昇降圧コンバータを制御する。これにより、バ
ッテリが急速な充放電にさらされることがなくなるの
で、寿命が縮まることもない。なお、大容量コンデンサ
は、急速充電や急速放電を繰り返し行っても、殆ど劣化
しない。

【００２１】また、発電電圧を整流した電圧をインバー
タを介して交流負荷に給電するような車両用電源装置に
おいて、インバータの直流側に昇降圧コンバータを介し
て大容量コンデンサを接続し、昇降圧コンバータにより
充放電制御すれば、交流負荷の遮断等により高電圧が発
生しそうになっても、該大容量コンデンサへの充電でそ
のエネルギーを吸収することが出来る。そのため、イン
バータの回路素子が高電圧により破壊される恐れがなく
なると共に、余剰エネルギーを回収することが出来る。

【００２２】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。 （第１の実施例） 図１は、本考案の車両用電源装置の第１の例を示す図で
ある。符号は図４のものに対応し、１５は大容量コンデ
ンサ、１６は電流検出器、１７は昇降圧コンバータ、１
８は電流検出器、１９はコンバータ制御回路である。図
４と同じ符号のものは、同様の動作をするので、その説
明は省略する。

【００２３】構成上、図４の従来例と異なる第１の点
は、回生エネルギー蓄積手段として、新たに大容量コン
デンサ１５を設けた点である。コンデンサは、周知のよ
うに、急速充電や急速放電に対する耐性が強く、これら
を繰り返したとしても、殆ど劣化することはない。大容
量コンデンサ１５としては、例えば小型で大容量を有す
る電気２重層コンデンサを用いることが出来る。

【００２４】異なる第２の点は、バッテリ１２と大容量
コンデンサ１５との間に昇降圧コンバータ１７を設けた
点である。この昇降圧コンバータ１７は、交流機本体２
の発電エネルギーを回生する場合には、大容量コンデン
サ１５の耐圧等を考慮して電圧を降圧し、逆に、大容量
コンデンサ１５を放電させて交流機本体２に印加する場
合には、交流機本体２を電動機運転するのに適する電圧
（即ち略バッテリ無負荷電圧）に等しい電圧に昇圧する
ために設けられている。

【００２５】図３に、昇降圧コンバータの具体的構成の
１例を示す。１７−１はリアクトル、１７−２，１７−
３はコンデンサ、１７−４，１７−５はＭＯＳトランジ
スタ、１７−６，１７−７はダイオードである。ＭＯＳ
トランジスタ１７−４，１７−５は、スイッチング素子
として用いられる。この構成および動作原理は、公知で
ある。

【００２６】図１のコンバータ制御回路１９は、ＭＯＳ
トランジスタ１７−４，１７−５のオン，オフのタイミ
ングを制御して、昇降圧コンバータ１７に昇圧または降
圧を行わせる。昇降圧コンバータ１７の両側では、電
圧，電流が検出され、コンバータ制御回路１９による制
御に利用される。

【００２７】（制動時の動作…エネルギー回生） これは、回生リターダ制御とも呼ばれるが、発電電圧を
直流に変換してインバータ７の直流端子Ａ，Ｃ間に生ぜ
しめるところまでは、従来と同様である。直流端子Ａ，
Ｃ間の電圧はバッテリ１２に印加されると共に、昇降圧
コンバータ１７に印加される。この電圧の値は、電圧調
整器４により、バッテリ１２の無負荷電圧と略等しくな
るように調整される。その理由は、バッテリ１２を充電
するのではなく、大容量コンデンサ１５を充電するよう
にするためである。

【００２８】そして、昇降圧コンバータ１７で降圧して
大容量コンデンサ１５を充電するが、満充電になると、
大容量コンデンサ１５の電圧Ｖ_L を検出して、これが許
容電圧以上にならないように制御する。また、昇降圧コ
ンバータ１７への高圧側からの入力電流として、インバ
ータ７から流れて来ている電流以上の電流を要求される
と、不足する分はバッテリ１２から流れ出るということ
になってしまう。それを防ぐため、そのような場合には
高圧側の電圧Ｖ_H を検出し、それがバッテリ１２の無負
荷電圧以下にはならないよう、昇降圧コンバータ１７の
出力（低圧側出力）を制限する。

【００２９】大容量コンデンサ１５が満充電された後、
次にはバッテリ１２を充電する。これも満充電される
と、従来と同様、チョッパ１０をオンし、抵抗９にて制
動エネルギーを消費する。

【００３０】（力行運転時の動作） 交流機本体２を電動機運転してエンジンの駆動補助をす
る時には、まず、大容量コンデンサ１５の電荷を放電す
ることにより行う。次に、それだけでは不足するように
なると、バッテリ１２からも放電する。そして、大容量
コンデンサ１５の電荷が放電した後では、バッテリ１２
からの放電のみで行われる。

【００３１】昇降圧コンバータ１７で昇圧制御を行う場
合には、次の２点に注意して行う。第１の点は、昇圧し
て得られた電圧が、バッテリ１２の無負荷電圧以上には
ならないようにするという点である。第２の点は、大容
量コンデンサ１５から昇降圧コンバータ１７への入力電
流が、昇降圧コンバータ１７を害するほどに大とならな
いようにするという点である。

【００３２】第１の点であるが、もし昇圧して得られる
電圧がバッテリ１２の無負荷電圧より大になると、昇降
圧コンバータ１７の出力電流は、バッテリ１２にも流れ
込み、インバータ７へ流れて行く電流が少なくなるから
である。そのため、昇圧電圧は、略バッテリ１２の無負
荷電圧程度に保つ必要がある。

【００３３】図５は、昇降圧コンバータ１７の昇圧動作
時の出力特性を示す図である。横軸が昇圧時出力電流
Ｉ、縦軸は昇圧時出力電圧Ｖである。昇圧時出力電圧Ｖ
は、図１中の高圧側電圧Ｖ_H として検出されるが、これ
をバッテリ１２の無負荷電圧程度の一定電圧値Ｖ_C にな
るよう制御する。Ｉ_M は、昇圧時の昇降圧コンバータ１
７の出力電流の最大値であるが、電流がこれ以上になる
と、昇圧時出力電圧Ｖは低下する。

【００３４】第２の点についてであるが、昇降圧コンバ
ータ１７に過大な電流が入力されると、その回路素子を
破壊する恐れがある。そのため、大容量コンデンサ１５
からの入力電流が所定値以上にはならないよう、制限す
る必要がある。

【００３５】図６は、昇降圧コンバータの昇圧動作時の
入力特性を示す図である。横軸は時間であり、縦軸は大
容量コンデンサ１５からの入力電力Ｐ，入力電圧Ｖおよ
び入力電流Ｉである。図示はしてないが、それぞれに応
じて目盛りの取り方は異なる。大容量コンデンサ１５の
放電と共に電圧は低下して行くから、入力電圧Ｖの曲線
は次第に低下して行く。

【００３６】この特性図では、入力電力Ｐが一定（つま
り、Ｖ×Ｉ＝一定）となるような入力のさせ方としてい
るので、入力電圧Ｖが低下するにつれて、入力電流Ｉは
増大するような制御をしている。しかし、入力電流Ｉを
増大させるといっても、昇降圧コンバータ１７の回路素
子に悪影響を与える程に大となることは許されない。そ
こで、入力電流Ｉを制限電流値Ｉ₁ 以上にはならないよ
うに制限する。図６で、制限電流値Ｉ₁ に達した時点が
ｔ₁ である。それ以後は、入力電流Ｉ＝Ｉ₁ （一定）
で、入力電圧Ｖは低下する一方であるから、入力電力Ｐ
も低下する。昇圧時の入力に関しては、このような制御
をする。

【００３７】さて、力行制御時の動作を、次の２つに分
けて説明する。 （１）インバータ７が要求する負荷電流が、昇降圧コン
バータ１７の出力電流より小の時 この時には、インバータ７へ送る電流は、昇降圧コンバ
ータ１７の出力電流だけでまかなえる。従って、交流機
本体２の電動機運転は、大容量コンデンサ１５の放電エ
ネルギーだけで行われる。昇降圧コンバータ１７の高圧
側電圧Ｖ_H は、バッテリ１２の無負荷電圧より大にはな
らないように制御されているから、大容量コンデンサ１
５の放電エネルギーの一部が、バッテリ１２の充電に使
われてしまうこともない。

【００３８】 （２）インバータ７が要求する負荷電流が、昇降圧コン
バータ１７の出力電流より大の時 この時には、昇降圧コンバータ１７の出力電流だけでは
不足する。その不足分を補うため、この段階になって初
めて、バッテリ１２からインバータ７への給電が開始さ
れる。大容量コンデンサ１５の放電が終わった後は、イ
ンバータ７へはバッテリ１２からのみ給電される。

【００３９】なお、昇降圧コンバータ１７への入力電流
が制限電流値Ｉ₁ に達した場合には、それ以後、入力電
流は増大しないようにされるから、図６で述べたよう
に、入力電力Ｐは徐々に低下してゆく。それに伴い、昇
降圧コンバータ１７の出力電流が変化し、インバータ７
の要求する負荷電流より大であったものが小に変化した
りすることもあるかも知れないが、その時には前記
（２）の制御が行われる。

【００４０】（第２の実施例） 図９は、本考案の車両用電源装置の第２の例を示す図で
ある。符号は図８のものに対応し、３２はエネルギー緩
衝部、３３は昇降圧コンバータ、３４は大容量コンデン
サ、３５は昇降圧コンバータ制御回路である。エネルギ
ー緩衝部３２は、昇降圧コンバータ３３と大容量コンデ
ンサ３４とより構成され、昇降圧コンバータ３３は、昇
降圧コンバータ制御回路３５からの制御信号により制御
される。大容量コンデンサ３４としては、例えば電気二
重層コンデンサが用いられる。

【００４１】モータ２９の負荷が急に軽くなった場合、
平滑用リアクトル２６にそれまで流れていた大きな電流
による電磁エネルギーにより、平滑コンデンサ２７の両
端（インバータの直流側）に高電圧が発生しそうにな
る。この時には、その電圧を入力電圧として昇降圧コン
バータ３３を降圧動作させ、大容量コンデンサ３４を充
電する。このように、平滑用リアクトル２６の電磁エネ
ルギーを大容量コンデンサ３４で吸収することにより、
平滑コンデンサ２７およびインバータに過電圧がかかる
ことが回避される。電源２４の発電電圧が急上昇した場
合（例、ブレーキ回生時など）にも、同様にして過電圧
の印加が回避される。

【００４２】大容量コンデンサ３４に充電されたエネル
ギーは、昇降圧コンバータ３３によって適宜昇圧し、車
両のバッテリ（図９では図示せず）を充電するのに用い
たり、インバータ２８を経てモータ２９を駆動するのに
用いたりする。モータ２９がエンジンの駆動を補助する
モータであった場合、上り坂等の時に大容量コンデンサ
３４から給電すれば、エンジンの駆動力が増大される。

【００４３】モータ２９に制動をかけようとする場合に
は、機械的な外力をかけて制動するのではなく、インバ
ータ２８を発電制御に切り換える。即ち、インバータ２
８からモータ２９に給電する制御をやめ、モータ２９に
回転慣性エネルギーによる発電をさせる。発電電圧は、
昇降圧コンバータ３３を経て大容量コンデンサ３４に充
電される。これにより、モータ２９が有していた余剰エ
ネルギーが回生される。

【００４４】次に、昇降圧コンバータ３３の昇圧時およ
び降圧時の動作について説明する。図１０は、本考案の
第２の例における昇降圧コンバータ３３の具体的構成の
１例を示す図である。符号は図９のものに対応し、３６
はコンデンサ、３７はリアクトル、３８〜４０はスイッ
チング素子、４１，４２はダイオード、４３はコンデン
サ、Ｉ_L はリアクトル３７を流れる電流である。この例
では、スイッチング素子は３つ用いられており、これら
のオン，オフは、図９の昇降圧コンバータ制御回路３５
により制御される。

【００４５】図１１は、図１０の昇降圧コンバータの昇
圧時の等価回路である。昇圧時には、スイッチング素子
３９はオンのままとされ、スイッチング素子４０はオフ
のままとされ、スイッチング素子３８がオンオフ制御さ
れるから、このような等価回路となる。大容量コンデン
サ３４両端の電圧をＶ₃₄とし、コンデンサ４３の両端の
電圧をＶ₄₃とする。昇圧時は、Ｖ₃₄が入力電圧であり、
Ｖ₄₃が出力電圧である。

【００４６】電流Ｉ_L は、矢印のように大容量コンデン
サ３４から流れ出る方向に流れるが、スイッチング素子
３８がオフの時には、ダイオード４２を通じてコンデン
サ４３に流れ、スイッチング素子３８がオンの時には、
スイッチング素子３８を通って流れる。スイッチング素
子３８がオフされた瞬間、それまで流れていた電流によ
ってリアクトル３７に蓄積されていたエネルギーによ
り、スイッチング素子３８の両端に現れる電圧は高めら
れる。

【００４７】図１２は、図１１の等価回路の昇圧時の動
作を説明する図である。（イ）はスイッチング素子３８
のオン，オフ状況を示し、（ロ）は電流Ｉ_L の変化，
（ハ）は出力側の電圧Ｖ₄₃の変化を示している。スイッ
チング素子３８がオンされると、ダイオード４２とコン
デンサ４３とを短絡した形になるので、電流Ｉ_L は増大
する。一方、コンデンサ４３への充電は行われないま
ま、出力側への放電が行われるから、電圧Ｖ₄₃は低下し
てゆく。

【００４８】スイッチング素子３８がオフされると、そ
れによる短絡が解かれ、ダイオード４２，コンデンサ４
３へと流れるから、インピーダンスが増大し電流Ｉ_L は
減少する。また、前記したように、スイッチング素子３
８両端の電圧は増大するから、電圧Ｖ₄₃もそれまでより
大となる。出力側の電圧Ｖ₄₃の全期間を通じての値は、
次式で表される。 但し、Ｔ_ON，Ｔ_OFF は、それぞれスイッチング素子３８
のオン期間，オフ期間である。昇圧の度合いは、オンと
オフの期間を調節することにより変えられる。分子は一
定期間であるから、分母のＴ_OFF を小にするほどＶ₄₃は
大となる。

【００４９】図１３は、図１０の昇降圧コンバータの降
圧時の等価回路である。符号は図１１のものに対応して
いる。降圧時には、スイッチング素子３８，３９はオフ
のままとされ、スイッチング素子４０がオンオフ制御さ
れるから、このような等価回路となる。。降圧時は、Ｖ
₄₃が入力電圧であり、Ｖ₃₄が出力電圧である。従って、
電流Ｉ_L は、矢印のように大容量コンデンサ３４に流れ
込む方向に流れる。

【００５０】図１４は、図１３の等価回路の降圧時の動
作を説明する図である。（イ）はスイッチング素子４０
のオン，オフ状況を示し、（ロ）は電流Ｉ_L の変化，
（ハ）は出力側の電圧Ｖ₃₄の変化を示している。スイッ
チング素子４０がオンされると、コンデンサ４３が放電
し、その電流は、リアクトル３７を通り、コンデンサ３
６，大容量コンデンサ３４を充電する。スイッチング素
子４０がオフされると、フライホイール電流が流れる。
即ち、コンデンサ３６，大容量コンデンサ３４を通った
電流Ｉ_L は、ダイオード４１を通ってリアクトル３７に
戻る。従って、電流Ｉ_L は徐々に減少してゆく。

【００５１】スイッチング素子３８のオン期間，オフ期
間を、それぞれＴ_ON，Ｔ_OFF とすると、出力側の電圧Ｖ
₃₄の全期間を通じての値は、次式で表される。 降圧の度合いは、オンとオフの期間を調節することによ
り変えられる。分母は一定であるから、分子のＴ_ONを大
にするほどＶ₃₄は大となる。

【００５２】第２の実施例では、電源電圧急上昇時や負
荷急減時に発生する高電圧エネルギーを、昇降圧コンバ
ータ３３を降圧動作させて大容量コンデンサ３４を充電
することによって吸収するので、平滑コンデンサ２７に
高電圧がかかることがなくなり、インバータの回路素子
も破壊されることがない。また、そのようにして大容量
コンデンサ３４に蓄積したエネルギーは、昇降圧コンバ
ータ３３を介して適宜取り出し、バッテリの充電に用い
たり，負荷への給電に用いたりする。

【００５３】なお、第２の実施例の電源２４を、車両用
発電機ではない３相交流電源とした場合でも、同様のこ
とが言える。例えば、ビル内のエレベータのモータを駆
動する電源装置等についても、エネルギー緩衝部３２を
設けて、同様の動作をさせることが出来る。エレベータ
のモータを制動運転する場合には、そのモータを発電動
作させ、発電エネルギーは昇降圧コンバータ３３を経て
大容量コンデンサ３４に蓄積する。これによりエネルギ
ーの回生が行われる。回生したエネルギーは、後にモー
タ２９を駆動するのに用いたり、或いはコンバータ２５
を経て電源２４側に回生させてもよい。

【００５４】

【考案の効果】以上述べた如く、本考案の車両用電源装
置によれば、エネルギーの回生や放出を行う際の急速充
電，急速放電を、主として大容量コンデンサによって行
うようにしたので、バッテリの寿命が短縮されることが
なくなった。また、発電電圧を整流平滑した後、インバ
ータを介して交流負荷に給電するような車両用電源装置
の場合、インバータの直流側に昇降圧コンバータを介し
て大容量コンデンサを接続し、昇降圧コンバータにより
充放電制御すれば、交流負荷の遮断等により高電圧が発
生しそうになっても、該大容量コンデンサへの充電でそ
のエネルギーを吸収することが出来ると共に、インバー
タの破壊を防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の車両用電源装置の第１の例を示す図

【図２】 本考案の第１の例におけるインバータの具体
的構成の１例を示す図

【図３】 本考案の第１の例における昇降圧コンバータ
の具体的構成の１例を示す図

【図４】 従来の車両用電源装置の第１の例を示す図

【図５】 昇降圧コンバータの昇圧動作時の出力特性を
示す図

【図６】 昇降圧コンバータの昇圧動作時の入力特性を
示す図

【図７】 エネルギー回生用交流機部が組み込まれた車
両駆動部を示す図

【図８】 従来の車両用電源装置の第２の例を示す図

【図９】 本考案の車両用電源装置の第２の例を示す図

【図１０】 本考案の第２の例における昇降圧コンバー
タの具体的構成の１例を示す図

【図１１】 図１０の昇降圧コンバータの昇圧時の等価
回路

【図１２】 図１１の等価回路の昇圧時の動作を説明す
るチャート

【図１３】 図１０の昇降圧コンバータの降圧時の等価
回路

【図１４】 図１３の等価回路の降圧時の動作を説明す
るチャート

【符号の説明】

１…エンジン、２…交流機本体、３…界磁コイル、４…
電圧調整器、５…回転子位置検出器、６…電流検出器、
７…インバータ、８…インバータ制御回路、９…抵抗、
１０…チョッパ、１１…チョッパ制御回路、１２…バッ
テリ、１３…車両負荷、１４…総合制御部、１５…大容
量コンデンサ、１６…電流検出器、１７…昇降圧コンバ
ータ、１８…電流検出器、１９…コンバータ制御回路、
２０…交流機部、２１…クラッチ部、２２…トランスミ
ッション部、２３…プロペラシャフト、２４…電源、２
５…コンバータ、２６…平滑用リアクトル、２７…平滑
コンデンサ、２８…インバータ、２９…モータ、３０…
コンバータ制御回路、３１…インバータ制御回路、３２
…エネルギー緩衝部、３３…昇降圧コンバータ、３４…
大容量コンデンサ、３５…昇降圧コンバータ制御回路、
３６…コンデンサ、３７…リアクトル、３８〜４０…ス
イッチング素子、４１，４２…ダイオード、４３…コン
デンサ、４４…抵抗、４５…スイッチング素子、４６…
スイッチング制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 戸澤 知 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会 社 藤沢工場内 (72)考案者 飯田 桂一 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会 社 藤沢工場内 (72)考案者 佐藤 義雄 藤沢市土棚８番地 株式会社いすゞセラ ミックス研究所内 (72)考案者 高山 一弘 東京都大田区東六郷１丁目12番11号 日 興電機工業株式会社内 (72)考案者 西沢 一海 東京都大田区東六郷１丁目12番11号 日 興電機工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−260610（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−183203（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−271209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305705（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B60L 11/00 - 11/18 H02M 7/42 - 7/98

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンに直結され発電電流でバッテリ
   を充電するよう接続された交流機と、該発電電流を整流
   したり前記バッテリを電源として該交流機に印加する交
   流を発生したりするインバータと、該インバータを制御
   するインバータ制御回路とを具えた車両用電源装置にお
   いて、大容量コンデンサと、高圧側端子がバッテリに接
   続され低圧側端子が前記大容量コンデンサに接続された
   昇降圧コンバータと、前記交流機の発電機運転時の充電
   または電動機運転時の放電が、主として大容量コンデン
   サを使用してなされるよう昇降圧コンバータを制御する
   コンバータ制御回路とを具えたことを特徴とする車両用
   電源装置。
2. 【請求項２】 エンジンに直結された交流機と、該交流
   機に接続されたコンバータと、該コンバータの直流側電
   圧を平滑する平滑回路と、平滑された電圧を交流に変換
   して交流負荷へ給電するインバータとを具えた車両用電
   源装置において、該インバータの直流側に高圧側端子が
   接続され低圧側端子が大容量コンデンサに接続された昇
   降圧コンバータを設け、該昇降圧コンバータにより前記
   大容量コンデンサを充放電制御することを特徴とする車
   両用電源装置。