JP2957344B2 - 双方向dc・dcコンバータ - Google Patents
双方向dc・dcコンバータInfo
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- JP2957344B2 JP2957344B2 JP4049942A JP4994292A JP2957344B2 JP 2957344 B2 JP2957344 B2 JP 2957344B2 JP 4049942 A JP4049942 A JP 4049942A JP 4994292 A JP4994292 A JP 4994292A JP 2957344 B2 JP2957344 B2 JP 2957344B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直流電源の端子電圧を
変換するDC・DCコンバータに関する。本発明は、低
圧側端子と高圧側端子との間で双方向に直流エネルギを
変換できるDC・DCコンバータに関する。
変換するDC・DCコンバータに関する。本発明は、低
圧側端子と高圧側端子との間で双方向に直流エネルギを
変換できるDC・DCコンバータに関する。
【0002】本発明は、内燃機関を制動するときに発生
する機械的エネルギを電気的エネルギに変換して蓄積
し、内燃機関を加速するときに蓄積された電気的エネル
ギを補助加速装置に供給して機械的エネルギを発生させ
る装置に利用するために開発されたものであるが、用途
はこの装置に限るものではない。
する機械的エネルギを電気的エネルギに変換して蓄積
し、内燃機関を加速するときに蓄積された電気的エネル
ギを補助加速装置に供給して機械的エネルギを発生させ
る装置に利用するために開発されたものであるが、用途
はこの装置に限るものではない。
【0003】本発明は、国際公表公報WO88/061
7(国際出願番号PCT/JP/00157)に開示さ
れた自動車の電気制動および補助加速装置に利用するこ
とができる。本発明は、HIMRの名称で本願出願人が
試験的に販売している補助加速および補助制動装置を備
えた自動車に搭載するに適する装置である。
7(国際出願番号PCT/JP/00157)に開示さ
れた自動車の電気制動および補助加速装置に利用するこ
とができる。本発明は、HIMRの名称で本願出願人が
試験的に販売している補助加速および補助制動装置を備
えた自動車に搭載するに適する装置である。
【0004】
【従来の技術】従来から直流入力端子の電流をチョパに
より断続し、トランスでステップアップまたはステップ
ダウンしてから整流し、直流出力端子に供給するDC・
DCコンバータが広く知られているが、従来装置は入力
端子および出力端子はそれぞれ固定的であり、動作モー
ドによって入力端子と出力端子を入れ換えて利用できる
双方向のものは知られていない。
より断続し、トランスでステップアップまたはステップ
ダウンしてから整流し、直流出力端子に供給するDC・
DCコンバータが広く知られているが、従来装置は入力
端子および出力端子はそれぞれ固定的であり、動作モー
ドによって入力端子と出力端子を入れ換えて利用できる
双方向のものは知られていない。
【0005】火力発電所などで利用される規模の大きい
プロセス制御系では、それぞれ電圧が異なる複数の直流
電源を利用することがあり、その複数の直流電源の一つ
が故障しても他の直流電源から電源電流を供給できるよ
うに、相互にDC・DCコンバータで結合するシステム
が知られているが、そのような場合にも単方向のDC・
DCコンバータが2系統備えられ、エネルギの供給方向
によって切り替えて使用するように構成されている。
プロセス制御系では、それぞれ電圧が異なる複数の直流
電源を利用することがあり、その複数の直流電源の一つ
が故障しても他の直流電源から電源電流を供給できるよ
うに、相互にDC・DCコンバータで結合するシステム
が知られているが、そのような場合にも単方向のDC・
DCコンバータが2系統備えられ、エネルギの供給方向
によって切り替えて使用するように構成されている。
【0006】上記の電気制動および補助加速装置を搭載
した自動車では、内燃機関と結合されたかご形多相誘導
機と、直流蓄電手段と、このかご形多相誘導機とこの直
流蓄電手段とを双方向に連結するインバータ回路とを備
え、加速モードでは直流蓄電手段からエネルギを取り出
してインバータで多相交流に変換してかご形多相誘導機
に供給してかご形多相誘導機を電動機として利用し、減
速モードではかご形多相誘導機を発電機として利用して
かご形多相誘導機の出力多相交流をインバータで変換し
て蓄電手段に蓄電するように構成されている。このよう
な装置では、インバータの直流側端子電圧は200〜3
00Vであり、蓄電手段としては鉛蓄電池を直列接続し
てこの端子電圧に対応させている。
した自動車では、内燃機関と結合されたかご形多相誘導
機と、直流蓄電手段と、このかご形多相誘導機とこの直
流蓄電手段とを双方向に連結するインバータ回路とを備
え、加速モードでは直流蓄電手段からエネルギを取り出
してインバータで多相交流に変換してかご形多相誘導機
に供給してかご形多相誘導機を電動機として利用し、減
速モードではかご形多相誘導機を発電機として利用して
かご形多相誘導機の出力多相交流をインバータで変換し
て蓄電手段に蓄電するように構成されている。このよう
な装置では、インバータの直流側端子電圧は200〜3
00Vであり、蓄電手段としては鉛蓄電池を直列接続し
てこの端子電圧に対応させている。
【0007】しかしこの装置を搭載した自動車も、ヘッ
ドライトや空調設備その他は定格電圧の24V(または
12V)のものを使用するから、24V(または12
V)の標準的な電池が必要である。したがって300V
の電池と24Vの電池の二系統の電池を備えている。
ドライトや空調設備その他は定格電圧の24V(または
12V)のものを使用するから、24V(または12
V)の標準的な電池が必要である。したがって300V
の電池と24Vの電池の二系統の電池を備えている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この電気制動および補
助加速装置の高圧の電池は、容積および重量が大きくな
るとともに、自動車に搭載して保守を適切に行うことは
たいへんなことであり、高圧の電池の代わりにきわめて
容量の大きいコンデンサを利用することが考えられた。
この技術は本出願と同時に特許出願された。
助加速装置の高圧の電池は、容積および重量が大きくな
るとともに、自動車に搭載して保守を適切に行うことは
たいへんなことであり、高圧の電池の代わりにきわめて
容量の大きいコンデンサを利用することが考えられた。
この技術は本出願と同時に特許出願された。
【0009】高圧の電池の代わりに高圧のコンデンサを
用いると、電池は1系統にすることができるが、通常の
走行状態では高圧のコンデンサに蓄電された電荷を低圧
の電池に充電することが必要である。これにはDC・D
Cコンバータが利用できる。しかしこの装置では、きわ
めて長時間にわたり自動車を停止状態に置いたときに、
あるいは製造直後にはじめて運転するときに、高圧のコ
ンデンサには蓄電電荷がほとんどないから、低圧の電池
のエネルギを利用して高圧のコンデンサを充電しなけれ
ばならない。これにもDC・DCコンバータが利用でき
るが、そのエネルギの伝達方向は上述のDC・DCコン
バータとは逆方向である。
用いると、電池は1系統にすることができるが、通常の
走行状態では高圧のコンデンサに蓄電された電荷を低圧
の電池に充電することが必要である。これにはDC・D
Cコンバータが利用できる。しかしこの装置では、きわ
めて長時間にわたり自動車を停止状態に置いたときに、
あるいは製造直後にはじめて運転するときに、高圧のコ
ンデンサには蓄電電荷がほとんどないから、低圧の電池
のエネルギを利用して高圧のコンデンサを充電しなけれ
ばならない。これにもDC・DCコンバータが利用でき
るが、そのエネルギの伝達方向は上述のDC・DCコン
バータとは逆方向である。
【0010】このために、エネルギの伝達方向別に2系
統のDC・DCコンバータを備え、これを運転モードに
より切り替えて使用することが考えられたが、スペース
および搭載重量に制限がある自動車にDC・DCコンバ
ータを2台搭載することはいかにも不都合である。そこ
で双方向にエネルギ伝達を行うことができるDC・DC
コンバータが必要になった。
統のDC・DCコンバータを備え、これを運転モードに
より切り替えて使用することが考えられたが、スペース
および搭載重量に制限がある自動車にDC・DCコンバ
ータを2台搭載することはいかにも不都合である。そこ
で双方向にエネルギ伝達を行うことができるDC・DC
コンバータが必要になった。
【0011】すなわち本発明は、低圧側端子と高圧側端
子とを備えたDC・DCコンバータにおいて、運転モー
ドにより、エネルギを低圧側端子から高圧側端子へ、ま
た高圧側端子から低圧側端子へ伝達できる双方向性のD
C・DCコンバータを提供することを目的とする。
子とを備えたDC・DCコンバータにおいて、運転モー
ドにより、エネルギを低圧側端子から高圧側端子へ、ま
た高圧側端子から低圧側端子へ伝達できる双方向性のD
C・DCコンバータを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、低圧側端子
と、高圧側端子と、低圧側巻線および高圧側巻線を含む
トランスと、前記低圧側端子と前記低圧側巻線との間に
挿入された低圧側スイッチング素子と、前記高圧側端子
と前記高圧側巻線との間に挿入された高圧側スイッチン
グ素子と、前記低圧側スイッチング素子に並列接続され
た低圧側整流素子と、前記高圧側スイッチング素子に並
列接続された高圧側整流素子と、前記低圧側スイッチン
グ素子および前記高圧側スイッチング素子を制御する制
御回路とを備え、前記低圧側スイッチング素子および低
圧側整流素子はその並列接続された一組が前記低圧側巻
線の両端にそれぞれ接続され、前記高圧側スイッチング
素子および高圧側整流素子はその並列接続された一組が
前記高圧側巻線の両端にそれぞれ接続され、前記制御回
路は、低圧高圧変換モードでは、前記低圧側スイッチン
グ素子に開閉制御信号を与え前記高圧側スイッチング素
子を開放状態に維持させる制御手段と、高圧低圧変換モ
ードでは、前記高圧側スイッチング素子に開閉制御信号
を与え前記低圧側スイッチング素子を開放状態に維持さ
せる制御手段と、前記二つの制御モードのいずれかを選
択する選択手段とを備え、前記低圧高圧変換モードまた
は高圧低圧変換モードにおいて、低圧側または高圧側の
前記二組のスイッチング素子を交互に開閉させる制御手
段を含むことを特徴とする。
と、高圧側端子と、低圧側巻線および高圧側巻線を含む
トランスと、前記低圧側端子と前記低圧側巻線との間に
挿入された低圧側スイッチング素子と、前記高圧側端子
と前記高圧側巻線との間に挿入された高圧側スイッチン
グ素子と、前記低圧側スイッチング素子に並列接続され
た低圧側整流素子と、前記高圧側スイッチング素子に並
列接続された高圧側整流素子と、前記低圧側スイッチン
グ素子および前記高圧側スイッチング素子を制御する制
御回路とを備え、前記低圧側スイッチング素子および低
圧側整流素子はその並列接続された一組が前記低圧側巻
線の両端にそれぞれ接続され、前記高圧側スイッチング
素子および高圧側整流素子はその並列接続された一組が
前記高圧側巻線の両端にそれぞれ接続され、前記制御回
路は、低圧高圧変換モードでは、前記低圧側スイッチン
グ素子に開閉制御信号を与え前記高圧側スイッチング素
子を開放状態に維持させる制御手段と、高圧低圧変換モ
ードでは、前記高圧側スイッチング素子に開閉制御信号
を与え前記低圧側スイッチング素子を開放状態に維持さ
せる制御手段と、前記二つの制御モードのいずれかを選
択する選択手段とを備え、前記低圧高圧変換モードまた
は高圧低圧変換モードにおいて、低圧側または高圧側の
前記二組のスイッチング素子を交互に開閉させる制御手
段を含むことを特徴とする。
【0013】前記低圧側端子の端子電圧を検出する低圧
側電圧検出回路と、前記高圧側端子の端子電圧を検出す
る高圧側電圧検出回路とを備え、前記制御回路は、起動
時にこの二つの電圧検出回路のそれぞれの検出出力を取
り込み、この二つの検出出力をそれぞれの基準値と比較
して前記選択手段を自動的に制御する手段を含み、ま
た、前記低圧側巻線の電流を検出する低圧側電流検出回
路と、前記高圧側巻線の電流を検出する高圧側電流検出
回路とを備えたことを特徴とする。
側電圧検出回路と、前記高圧側端子の端子電圧を検出す
る高圧側電圧検出回路とを備え、前記制御回路は、起動
時にこの二つの電圧検出回路のそれぞれの検出出力を取
り込み、この二つの検出出力をそれぞれの基準値と比較
して前記選択手段を自動的に制御する手段を含み、ま
た、前記低圧側巻線の電流を検出する低圧側電流検出回
路と、前記高圧側巻線の電流を検出する高圧側電流検出
回路とを備えたことを特徴とする。
【0014】前記制御回路は、この二つの電流検出回路
の検出出力を取り込み、この二つの検出出力が前記二つ
の制御モードのそれぞれの許容範囲にないときに異常警
報出力を送出する手段を備えることが望ましい。
の検出出力を取り込み、この二つの検出出力が前記二つ
の制御モードのそれぞれの許容範囲にないときに異常警
報出力を送出する手段を備えることが望ましい。
【0015】
【作用】低圧高圧変換モードでは、低圧側スイッチング
素子に開閉制御信号を与え高圧側スイッチング素子を開
放状態に維持させる。この場合に低圧側スイッチング素
子と並列に接続されている低圧側整流素子は印加電圧が
逆方向になり作用しない。開放状態に維持されている高
圧側スイッチング素子と並列に接続されている高圧側整
流素子はその印加電圧は順方向であり整流素子として作
用する。
素子に開閉制御信号を与え高圧側スイッチング素子を開
放状態に維持させる。この場合に低圧側スイッチング素
子と並列に接続されている低圧側整流素子は印加電圧が
逆方向になり作用しない。開放状態に維持されている高
圧側スイッチング素子と並列に接続されている高圧側整
流素子はその印加電圧は順方向であり整流素子として作
用する。
【0016】高圧低圧変換モードでは、高圧側スイッチ
ング素子に開閉制御信号を与え低圧側スイッチング素子
を開放状態に維持させる。この場合に高圧側スイッチン
グ素子と並列に接続されている高圧側整流素子は印加電
圧が逆方向になり作用しない。開放状態に維持されてい
る低圧側スイッチング素子と並列に接続されている低圧
側整流素子はその印加電圧は順方向であり整流素子とし
て作用する。
ング素子に開閉制御信号を与え低圧側スイッチング素子
を開放状態に維持させる。この場合に高圧側スイッチン
グ素子と並列に接続されている高圧側整流素子は印加電
圧が逆方向になり作用しない。開放状態に維持されてい
る低圧側スイッチング素子と並列に接続されている低圧
側整流素子はその印加電圧は順方向であり整流素子とし
て作用する。
【0017】一般にDC・DCコンバータの容積および
重量の大部分はトランスであり、半導体素子により構成
されるスイッチング素子、整流素子あるいは制御回路は
トランスに比べればきわめて小型かつ軽量である。本発
明ではスイッチング素子および整流素子を2系統分備え
ることになるが、トランスは1個でよいから、容積およ
び重量は1個のDC・DCコンバータとほとんど違わな
いことになる。
重量の大部分はトランスであり、半導体素子により構成
されるスイッチング素子、整流素子あるいは制御回路は
トランスに比べればきわめて小型かつ軽量である。本発
明ではスイッチング素子および整流素子を2系統分備え
ることになるが、トランスは1個でよいから、容積およ
び重量は1個のDC・DCコンバータとほとんど違わな
いことになる。
【0018】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は本発明実施例の構成を示す回路図である。
る。図1は本発明実施例の構成を示す回路図である。
【0019】本発明実施例は、低圧側端子1aおよび1
bと、高圧側端子1cおよび1dと、低圧側巻線2およ
び高圧側巻線3を含むトランス5と、低圧側端子1aお
よび1bと低圧側巻線2との間に挿入された低圧側スイ
ッチング素子TaおよびTbと、高圧側端子1cおよび
1dと高圧側巻線3との間に挿入された高圧側スイッチ
ング素子TcおよびTdと、低圧側スイッチング素子T
aおよびTbそれぞれに並列接続された低圧側整流素子
DaおよびDbと、高圧側スイッチング素子Tcおよび
Tdに並列接続された高圧側整流素子DcおよびDd
と、低圧側スイッチング素子Ta、Tbおよび高圧側ス
イッチング素子Tc、Tdを制御する制御回路4とを備
え、制御回路4には、低圧高圧変換モードでは、低圧側
スイッチング素子Ta、Tbに開閉制御信号を与え高圧
側スイッチング素子Tc、Tdを開放状態に維持させる
制御手段と、高圧低圧変換モードでは、高圧側スイッチ
ング素子Tc、Tdに開閉制御信号を与え低圧側スイッ
チング素子Ta、Tbを開放状態に維持させる制御手段
と、二つの制御モードのいずれかを選択する選択手段と
を備える。
bと、高圧側端子1cおよび1dと、低圧側巻線2およ
び高圧側巻線3を含むトランス5と、低圧側端子1aお
よび1bと低圧側巻線2との間に挿入された低圧側スイ
ッチング素子TaおよびTbと、高圧側端子1cおよび
1dと高圧側巻線3との間に挿入された高圧側スイッチ
ング素子TcおよびTdと、低圧側スイッチング素子T
aおよびTbそれぞれに並列接続された低圧側整流素子
DaおよびDbと、高圧側スイッチング素子Tcおよび
Tdに並列接続された高圧側整流素子DcおよびDd
と、低圧側スイッチング素子Ta、Tbおよび高圧側ス
イッチング素子Tc、Tdを制御する制御回路4とを備
え、制御回路4には、低圧高圧変換モードでは、低圧側
スイッチング素子Ta、Tbに開閉制御信号を与え高圧
側スイッチング素子Tc、Tdを開放状態に維持させる
制御手段と、高圧低圧変換モードでは、高圧側スイッチ
ング素子Tc、Tdに開閉制御信号を与え低圧側スイッ
チング素子Ta、Tbを開放状態に維持させる制御手段
と、二つの制御モードのいずれかを選択する選択手段と
を備える。
【0020】また、低圧側端子1aおよび1bの端子電
圧を検出する低圧側電圧検出回路V1と、高圧側端子1
cおよび1dの端子電圧を検出する高圧側電圧検出回路
V2とを備え、さらに、制御回路4には、起動時にこの
二つの電圧検出回路V1およびV2のそれぞれの検出出
力を取り込み、この二つの検出出力をそれぞれの基準値
と比較して前記選択手段を自動的に制御する手段を含
み、低圧側巻線2の電流を検出する低圧側電流検出回路
I1と、高圧側巻線3の電流を検出する高圧側電流検出
回路I2とを備え、制御回路4には、この二つの電流検
出回路I1およびI2の検出出力を取り込み、この二つ
の検出出力が前記二つの制御モードのそれぞれの許容範
囲にないときに異常警報出力を送出する手段を備える。
圧を検出する低圧側電圧検出回路V1と、高圧側端子1
cおよび1dの端子電圧を検出する高圧側電圧検出回路
V2とを備え、さらに、制御回路4には、起動時にこの
二つの電圧検出回路V1およびV2のそれぞれの検出出
力を取り込み、この二つの検出出力をそれぞれの基準値
と比較して前記選択手段を自動的に制御する手段を含
み、低圧側巻線2の電流を検出する低圧側電流検出回路
I1と、高圧側巻線3の電流を検出する高圧側電流検出
回路I2とを備え、制御回路4には、この二つの電流検
出回路I1およびI2の検出出力を取り込み、この二つ
の検出出力が前記二つの制御モードのそれぞれの許容範
囲にないときに異常警報出力を送出する手段を備える。
【0021】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。
の動作について説明する。
【0022】低圧高圧変換モードの場合には、制御回路
4が低圧側スイッチング素子TaおよびTbに開閉制御
信号を与え高圧側スイッチング素子TcおよびTdを開
放状態にする。このとき低圧側スイッチング素子Taお
よびTbと並列に接続されている低圧側整流素子Daお
よびDbは印加される電圧が逆方向となるために作用せ
ず、開放状態に維持されている高圧側スイッチング素子
TcおよびTdと並列に接続されている高圧側整流素子
DcおよびDdは印加される電圧が順方向であるために
整流素子としての動作を行う。
4が低圧側スイッチング素子TaおよびTbに開閉制御
信号を与え高圧側スイッチング素子TcおよびTdを開
放状態にする。このとき低圧側スイッチング素子Taお
よびTbと並列に接続されている低圧側整流素子Daお
よびDbは印加される電圧が逆方向となるために作用せ
ず、開放状態に維持されている高圧側スイッチング素子
TcおよびTdと並列に接続されている高圧側整流素子
DcおよびDdは印加される電圧が順方向であるために
整流素子としての動作を行う。
【0023】高圧低圧変換モードの場合には、制御回路
4が高圧側スイッチング素子TcおよびTdに開閉制御
信号を与え低圧側スイッチング素子TaおよびTbを開
放状態にする。このとき高圧側スイッチング素子Tcお
よびTdと並列に接続されている高圧側整流素子Dcお
よびDdにかかる印加電圧は逆方向になるために作用し
ない。開放状態に維持されている低圧側スイッチング素
子TaおよびTbと並列に接続されている低圧側整流素
子DcおよびDdに印加される電圧は順方向のために整
流素子としての動作を行う。
4が高圧側スイッチング素子TcおよびTdに開閉制御
信号を与え低圧側スイッチング素子TaおよびTbを開
放状態にする。このとき高圧側スイッチング素子Tcお
よびTdと並列に接続されている高圧側整流素子Dcお
よびDdにかかる印加電圧は逆方向になるために作用し
ない。開放状態に維持されている低圧側スイッチング素
子TaおよびTbと並列に接続されている低圧側整流素
子DcおよびDdに印加される電圧は順方向のために整
流素子としての動作を行う。
【0024】図2は本発明実施例におけるスイッチング
素子の開閉動作を示すタイミングチャートである。図2
を参照してスイッチング素子の開閉による電圧変換動作
を詳しく説明する。
素子の開閉動作を示すタイミングチャートである。図2
を参照してスイッチング素子の開閉による電圧変換動作
を詳しく説明する。
【0025】低圧高圧変換モードの場合には、制御回路
4は低圧側スイッチング素子TaおよびTbを交互に開
閉し、高圧側スイッチング素子TcおよびTdを連続的
に開状態に維持する。これにより低圧側巻線2に交番電
流が流れ低圧側巻線2を励磁して高圧側巻線3には高圧
電流が誘起される。このとき高圧側スイッチング素子T
cおよびTdは開状態にあるために、発生した高圧電流
は高圧側整流素子DcまたはDdを通り整流されて高圧
側端子1cおよび1d間に高圧に変換された直流電圧V
2が現れる。
4は低圧側スイッチング素子TaおよびTbを交互に開
閉し、高圧側スイッチング素子TcおよびTdを連続的
に開状態に維持する。これにより低圧側巻線2に交番電
流が流れ低圧側巻線2を励磁して高圧側巻線3には高圧
電流が誘起される。このとき高圧側スイッチング素子T
cおよびTdは開状態にあるために、発生した高圧電流
は高圧側整流素子DcまたはDdを通り整流されて高圧
側端子1cおよび1d間に高圧に変換された直流電圧V
2が現れる。
【0026】次に、高圧低圧変換モードについて説明す
る。この場合には、制御回路4は低圧側スイッチング素
子TaおよびTbを連続的に開状態にするとともに、高
圧側スイッチング素子TcおよびTdを交互に開状態と
する。これにより発生する交番電流は高圧側巻線3を励
磁して、この高圧側巻線3の励磁により低圧側巻線2に
は低圧電流が誘起される。このとき低圧側スイッチング
素子TaおよびTbは連続的に開状態にあるために、発
生した低圧電流は低圧側整流素子DaまたはDbを通り
整流されて、低圧側端子1aおよび1bに低圧に変換さ
れた電圧V1が現れる。
る。この場合には、制御回路4は低圧側スイッチング素
子TaおよびTbを連続的に開状態にするとともに、高
圧側スイッチング素子TcおよびTdを交互に開状態と
する。これにより発生する交番電流は高圧側巻線3を励
磁して、この高圧側巻線3の励磁により低圧側巻線2に
は低圧電流が誘起される。このとき低圧側スイッチング
素子TaおよびTbは連続的に開状態にあるために、発
生した低圧電流は低圧側整流素子DaまたはDbを通り
整流されて、低圧側端子1aおよび1bに低圧に変換さ
れた電圧V1が現れる。
【0027】低圧側の共通電位となる端子1bおよび高
圧側の共通電位となる端子1dは、トランス5により完
全に分離される。
圧側の共通電位となる端子1dは、トランス5により完
全に分離される。
【0028】図3は本発明による双方向DC・DCコン
バータを応用した一例を示す図で、内燃機関の制動およ
び補助動力装置に利用した例を示したものである。この
例は、内燃機関11にその回転子部が直結されたかご形
多相誘導機12と二次電池回路13および静電容量回路
14と、この二次電池回路13および静電容量回路14
の直流電圧をかご形多相誘導機12の軸回転速度より低
い回転速度の回転磁界を誘起するのに適合した周波数の
交流電圧に変換し、これをかご形多相誘導機12に与
え、またかご形多相誘導機12からの交流電力を直流電
力に変換するインバータ回路15と、このインバータ回
路15の交流側電圧の周波数を設定する制御信号を生成
するインバータ制御回路16と、内燃機関11の回転速
度を検出してインバータ制御回路16に送出し二次電池
回路13および静電容量回路14の充電状態に関する情
報を送出する回転センサ17とを備えた装置であり、上
記の二次電池回路13と静電容量回路10との間を接続
するために、双方向DC・DCコンバータ10を搭載し
たものである。この場合は車両負荷に対しては二次電池
回路13から通常24Vまたは12Vを供給し、静電容
量回路を充電するときには低圧高圧変換を行って供給
し、かご形多相誘導機12が発電モードで動作している
ときにはインバータ回路15からの高圧を低圧に変換し
て二次電池回路13に充電するときに利用する。
バータを応用した一例を示す図で、内燃機関の制動およ
び補助動力装置に利用した例を示したものである。この
例は、内燃機関11にその回転子部が直結されたかご形
多相誘導機12と二次電池回路13および静電容量回路
14と、この二次電池回路13および静電容量回路14
の直流電圧をかご形多相誘導機12の軸回転速度より低
い回転速度の回転磁界を誘起するのに適合した周波数の
交流電圧に変換し、これをかご形多相誘導機12に与
え、またかご形多相誘導機12からの交流電力を直流電
力に変換するインバータ回路15と、このインバータ回
路15の交流側電圧の周波数を設定する制御信号を生成
するインバータ制御回路16と、内燃機関11の回転速
度を検出してインバータ制御回路16に送出し二次電池
回路13および静電容量回路14の充電状態に関する情
報を送出する回転センサ17とを備えた装置であり、上
記の二次電池回路13と静電容量回路10との間を接続
するために、双方向DC・DCコンバータ10を搭載し
たものである。この場合は車両負荷に対しては二次電池
回路13から通常24Vまたは12Vを供給し、静電容
量回路を充電するときには低圧高圧変換を行って供給
し、かご形多相誘導機12が発電モードで動作している
ときにはインバータ回路15からの高圧を低圧に変換し
て二次電池回路13に充電するときに利用する。
【0029】図4は他の応用例を示すもので、火力発電
所などで利用される規模の大きいプロセス制御装置20
に応用したもので、それぞれ電圧が異なる複数の直流電
源21、22、23を使用している場合に、その複数の
電源21、22、23のいずれかが故障しても、故障し
た電源のスイッチS1、S2、またはS3を開状態にし
双方向DC・DCコンバータ10により他の電源からの
電圧を所定の電圧に変換して供給し継続して稼動させる
ことができる。
所などで利用される規模の大きいプロセス制御装置20
に応用したもので、それぞれ電圧が異なる複数の直流電
源21、22、23を使用している場合に、その複数の
電源21、22、23のいずれかが故障しても、故障し
た電源のスイッチS1、S2、またはS3を開状態にし
双方向DC・DCコンバータ10により他の電源からの
電圧を所定の電圧に変換して供給し継続して稼動させる
ことができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ネルギの伝達方向が二系統ある場合に、その伝達方向に
応じて低圧側から高圧側に、または高圧側から低圧側に
変換して供給することができる効果がある。
ネルギの伝達方向が二系統ある場合に、その伝達方向に
応じて低圧側から高圧側に、または高圧側から低圧側に
変換して供給することができる効果がある。
【0031】これは自動車の制動または補助加速装置に
限らず、火力発電所あるいはその他プロセス制御を行う
製造工場などに広く応用することができる。
限らず、火力発電所あるいはその他プロセス制御を行う
製造工場などに広く応用することができる。
【0032】DC・DCコンバータの容積および重量の
大部分はトランスがしめるから、本発明の双方向DC・
DCコンバータは、逆方向のDC・DCコンバータを2
台用いて切り換え接続するものに比べて著しく小型に構
成することができる。
大部分はトランスがしめるから、本発明の双方向DC・
DCコンバータは、逆方向のDC・DCコンバータを2
台用いて切り換え接続するものに比べて著しく小型に構
成することができる。
【図1】本発明実施例の構成を示すブロック図。
【図2】本発明実施例におけるスイッチング素子の開閉
動作を示すタイミングチャート。
動作を示すタイミングチャート。
【図3】本発明実施例装置を自動車の制動および補助加
速装置に応用した例を示す図。
速装置に応用した例を示す図。
【図4】本発明実施例装置を火力発電所のプロセス制御
に応用した例を示す図。
に応用した例を示す図。
1a、1b 低圧側端子 1c、1d 高圧側端子 2 低圧側巻線 3 高圧側巻線 4 制御回路 5 トランス 10 DC・DCコンバータ 11 内燃機関 12 かご形多相誘導機 13 二次電池回路 14 静電容量回路 15 インバータ回路 16 インバータ制御回路 20 プロセス制御装置 21〜23 直流電源 Da、Db 低圧側整流素子 Dc、Dd 高圧側整流素子 Ta、Tb 低圧側スイッチング素子 Tc、Td 高圧側スイッチング素子 V1 低圧側電圧検出回路 V2 高圧側電圧検出回路 I1 低圧側電流検出回路 I2 高圧側電流検出回路 S1、S2、S3 スイッチ
Claims (3)
- 【請求項1】 低圧側端子と、高圧側端子と、低圧側巻
線および高圧側巻線を含むトランスと、前記低圧側端子
と前記低圧側巻線との間に挿入された低圧側スイッチン
グ素子と、前記高圧側端子と前記高圧側巻線との間に挿
入された高圧側スイッチング素子と、前記低圧側スイッ
チング素子に並列接続された低圧側整流素子と、前記高
圧側スイッチング素子に並列接続された高圧側整流素子
と、前記低圧側スイッチング素子および前記高圧側スイ
ッチング素子を制御する制御回路とを備え、前記低圧側スイッチング素子および低圧側整流素子はそ
の並列接続された一組が前記低圧側巻線の両端にそれぞ
れ接続され、 前記高圧側スイッチング素子および高圧側整流素子はそ
の並列接続された一組が前記高圧側巻線の両端にそれぞ
れ接続され、 前記制御回路は、 低圧高圧変換モードでは、前記低圧側スイッチング素子
に開閉制御信号を与え前記高圧側スイッチング素子を開
放状態に維持させる制御手段と、 高圧低圧変換モードでは、前記高圧側スイッチング素子
に開閉制御信号を与え前記低圧側スイッチング素子を開
放状態に維持させる制御手段と、 前記二つの制御モードのいずれかを選択する選択手段と
を備え、 前記低圧高圧変換モードまたは高圧低圧変換モードにお
いて、低圧側または高圧側の前記二組のスイッチング素
子を交互に開閉させる制御手段を含む ことを特徴とする
双方向DC・DCコンバータ。 - 【請求項2】 前記低圧側端子の端子電圧を検出する低
圧側電圧検出回路と、 前記高圧側端子の端子電圧を検出する高圧側電圧検出回
路とを備え、 前記制御回路は、起動時にこの二つの電圧検出回路のそ
れぞれの検出出力を取り込み、この二つの検出出力をそ
れぞれの基準値と比較して前記選択手段を自動的に制御
する手段を含む請求項1記載の双方向DC・DCコンバ
ータ。 - 【請求項3】 前記低圧側巻線の電流を検出する低圧側
電流検出回路と、前記高圧側巻線の電流を検出する高圧
側電流検出回路とを備え、 前記制御回路は、この二つの電流検出回路の検出出力を
取り込み、この二つの検出出力が前記二つの制御モード
のそれぞれの許容範囲にないときに異常警報出力を送出
する手段を備えた請求項1記載の双方向DC・DCコン
バータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4049942A JP2957344B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 双方向dc・dcコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4049942A JP2957344B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 双方向dc・dcコンバータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05260731A JPH05260731A (ja) | 1993-10-08 |
JP2957344B2 true JP2957344B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=12845079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4049942A Expired - Fee Related JP2957344B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 双方向dc・dcコンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2957344B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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ES2185515B1 (es) * | 2001-10-15 | 2004-02-16 | Salicru S A | Convertidor electronico conmutado de potencia. |
JP4089448B2 (ja) * | 2003-01-24 | 2008-05-28 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用電源システム及び双方向dc/dcコンバータ |
JP4325284B2 (ja) | 2003-06-04 | 2009-09-02 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧変換装置 |
JP2005059712A (ja) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | 電源供給装置、ヒューズボックス、リレーボックス、コネクタ |
JP4832116B2 (ja) * | 2006-03-06 | 2011-12-07 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用電源システム |
FR2932329B1 (fr) * | 2008-06-06 | 2010-05-14 | Schneider Toshiba Inverter | Dispositif de recuperation d'energie dans un variateur de vitesse |
JP5262687B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2013-08-14 | Tdk株式会社 | 双方向コンバータ |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4049942A patent/JP2957344B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05260731A (ja) | 1993-10-08 |
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