JP3293683B2 - 直流電源装置 - Google Patents

直流電源装置

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66Regulating electric power
    • G05F1/67Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直流電源装置に関するも
ので、さらに詳しく言えば、主直流電源としての蓄電池
を副直流電源としての太陽電池や燃料電池によって効率
よく充電し、主直流電源から負荷に直流電力を供給する
ようにした直流電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】主直流電源としての蓄電池を副直流電源
としての太陽電池や燃料電池によって充電し、主直流電
源から負荷に直流電力を供給するようにした直流電源装
置としては、図2のようなものが知られている。
【0003】すなわち、図2において、1は副直流電源
としての太陽電池、2は主直流電源としての蓄電池、3
は負荷で、前記副直流電源1としての太陽電池からスイ
ッチング素子5とダイオード6とを介して主直流電源2
としての蓄電池が充電されるように構成され、かつ前記
主直流電源2としての蓄電池の端子間にその端子電圧を
検出する電圧検出回路4を設け、この電圧検出回路4の
出力によって前記スイッチング素子5をオン、オフして
主直流電源2としての蓄電池の過充電が防止されるよう
に構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の直流電
源装置では、スイッチング素子5のオン、オフ時にスイ
ッチング損失が発生して効率が低下するという問題があ
った。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、蓄電池からなる主直流電源と、この主直
流電源の端子間に接続されたチョークコイルと第1のコ
ンデンサとの直列回路と、前記第1のコンデンサの端子
間に接続された第1のダイオードと第1のスイッチング
素子との並列回路とから構成され、前記第1のコンデン
サの端子間から制御用コンバータを介して負荷に直流電
力を供給するようにした直流電源装置において、前記主
直流電源の一端に太陽電池または燃料電池からなる副直
流電源の一端を接続するとともに、前記チョークコイル
と第1のコンデンサとの直列接続点と前記副直流電源の
他端との間に第2のコンデンサ、第2のダイオードおよ
び第2のスイッチング素子からなる並列回路を接続し、
かつ前記副直流電源間に第3のコンデンサを接続し、前
記チョークコイルと第1、第2のコンデンサとの部分共
振によって前記第1、第2のスイッチング素子のオン、
オフのタイミングを制御し、前記副直流電源によって主
直流電源を充電することを特徴とするものである。
【0006】
【作 用】従って、本発明は、第2のスイッチング素子
をオフさせ、チョークコイルと第1、第2のコンデンサ
との部分共振によって第1のスイッチング素子の印加電
圧が零になった時に第1のスイッチング素子をオンさ
せ、チョークコイルに蓄積されたエネルギーで主電源を
充電することができ、同時に制御用コンバータ内のスイ
ッチング素子の印加電圧が零になった時に該スイッチン
グ素子をオンさせて負荷に直流電力を供給することがで
きる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の直流電源装置の回路図で、図
2と同じ機能を有する部分には同じ符号を付して以下の
説明を省略する。
【0008】本発明の特徴は、蓄電池からなる主直流電
源2と、この主直流電源2の端子b,d間に接続された
チョークコイル7と第1のコンデンサ81との直列回路
と、前記第1のコンデンサ81の端子d,e間に接続さ
れた第1のダイオード91と第1のスイッチング素子5
1との並列回路とから構成され、前記第1のコンデンサ
81の端子d,e間から制御用コンバータ10を介して
負荷3に直流電力が供給されるように構成されており、
かつ前記主直流電源2の一端bに太陽電池または燃料電
池からなる副直流電源1の一端を接続するとともに、前
記チョークコイル7と第1のコンデンサ81との直列接
続点dと前記副直流電源1の他端との間に第2のコンデ
ンサ82、第2のダイオード92および第2のスイッチ
ング素子52からなる並列回路を接続し、かつ前記副直
流電源1の端子a,b間に第3のコンデンサ83を接続
したものである。
【0009】次に、本発明の直流電源装置の動作につい
て説明する。
【0010】今、第1のスイッチング素子51がオン、
第2のスイッチング素子52がオフしていたとすると、
主直流電源2からチョークコイル7を介して電流iL
流れ、第1のスイッチング素子51にはi1 なる電流
が、負荷3にはi0 なる電流が流れ、前記電流iL はチ
ョークコイル7のインダクタンスをL、主直流電源2の
電圧をV2 とすると、iL =(V2 /L)・tのように
時間とともに増加し、前記電流i1 ,i0 も同じように
増加する。
【0011】そして、前記電流i1 がI10になった時に
前記第1のスイッチング素子51をオフさせると、チョ
ークコイル7を流れていた電流iL は第1のコンデンサ
81と負荷3とに分流して時間とともに減少し、第1の
コンデンサ81の容量をC1とすると、その端子電圧、
すなわち端子d,e間の電圧vdeは、vde=(I10/C
1)・tのように時間とともに上昇する。
【0012】そして、前記電圧vdeが主直流電源2の電
圧V2 と副直流電源1の電圧V1 との和電圧より高くな
ると、第2のダイオード92がオンして前記電圧vde
クランプされ、第1のコンデンサ81に分流していた電
流は前記第2のダイオード92、副直流電源1と第3の
コンデンサ83との並列回路、チョークコイル7を介し
て循環する。
【0013】上記したモードで第2のスイッチング素子
52をオンさせると、その印加電圧は第2のダイオード
92の順方向電圧であるので、ゼロボルトスイッチング
を実現することができる。
【0014】一方、前記第3のコンデンサ83のエネル
ギーは前記第2のスイッチング素子52を介してチョー
クコイル7に戻されるとともに、制御用コンバータ10
を介して負荷3に対して給電される。そして、第2のス
イッチング素子52を流れる電流i2 がI20になった時
に第2のスイッチング素子52をオフさせると、前記チ
ョークコイル7を流れていた電流は第2のコンデンサ8
2を流れ、端子dの電位は零になる。
【0015】従って、端子d,e間の電圧vdeが零であ
る間に第1のスイッチング素子51をオンさせると、ゼ
ロボルトスイッチングを実現することができ、チョーク
コイル7に蓄積されていた副直流電源1のエネルギーは
前記第1のスイッチング素子51を介して主直流電源2
に移され、副直流電源1によって主直流電源2の充電を
行うことができ、その後主直流電源によってチョーク
コイル7にエネルギーが蓄積され、以下同じ動作を反復
する。
【0016】上記した実施例では、第1のスイッチング
素子51、第2のスイッチング素子52のオン、オフ比
を制御することによって副直流電源1から主直流電源2
に移すエネルギーを制御することができ、主直流電源2
として蓄電池を、副直流電源1として太陽電池や燃料電
池を用いた場合、副直流電源1の発電量に応じて主直流
電源2の充電を制御することができる。
【0017】また、上記した実施例では、第1、第2の
コンデンサ81,82とチョークコイル7との部分共振
によって前記第1のスイッチング素子51、第2のスイ
ッチング素子52のゼロボルトスイッチングを実現する
ことができ、副直流電源1のエネルギーを効率よく主直
流電源2に移すことができ、同時に制御用コンバータ内
のスイッチング素子の印加電圧が零になった時に該スイ
ッチング素子をオンさせると、負荷に効率よく直流電力
を供給することができる。
【0018】
【発明の効果】上記したとおりであるから、本発明の直
流電源装置は、第1、第2のスイッチング素子をゼロボ
ルトスイッチングさせることにより、副直流電源のエネ
ルギーを効率よく主直流電源に移すことができるので、
負荷にチョッパ制御装置を備えた電気自動車、ソーラー
カーの効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の直流電源装置の回路図である。
【図2】従来の直流電源装置の回路図である。
【符号の説明】
1 副直流電源 2 主直流電源 3 負荷 5,51,52 スイッチング素子 7 チョークコイル 81,82,83 コンデンサ 91,92 ダイオード 10 制御用コンバータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄電池からなる主直流電源と、この主直
    流電源の端子間に接続されたチョークコイルと第1のコ
    ンデンサとの直列回路と、前記第1のコンデンサの端子
    間に接続された第1のダイオードと第1のスイッチング
    素子との並列回路とから構成され、前記第1のコンデン
    サの端子間から制御用コンバータを介して負荷に直流電
    力を供給するようにした直流電源装置において、前記主
    直流電源の一端に太陽電池または燃料電池からなる副直
    流電源の一端を接続するとともに、前記チョークコイル
    と第1のコンデンサとの直列接続点と前記副直流電源の
    他端との間に第2のコンデンサ、第2のダイオードおよ
    び第2のスイッチング素子からなる並列回路を接続し、
    かつ前記副直流電源間に第3のコンデンサを接続し、前
    記チョークコイルと第1、第2のコンデンサとの部分共
    振によって前記第1、第2のスイッチング素子のオン、
    オフのタイミングを制御し、前記副直流電源によって主
    直流電源を充電することを特徴とする直流電源装置。
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