JP6654125B2 - Power supply - Google Patents

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Description

本発明は、２つの直流電源を用いて構成された電源装置に関する。   The present invention relates to a power supply device configured using two DC power supplies.

例えば、ハイブリッド車両又は電動車両の走行用電動機の電源として車両に搭載される電源（直流電源）は、放電可能なトータルの電気エネルギー量が多いこと（大容量であること）、出力電圧（負荷側への供給電圧）が高いこと、出力可能な最大電力もしくは出力可能な電力の可変幅が大きいことなどの種々様々な高度の性能が要求される。   For example, a power supply (DC power supply) mounted on a vehicle as a power supply for a traveling motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle has a large amount of dischargeable total electric energy (large capacity) and an output voltage (load side). Various high-level performances are required, such as a high supply voltage to the power supply, a high output power, or a large variable width of the output power.

しかるに、これらの要求性能の全て、もしくは多くを、既存の一定特性の蓄電器により構成された単一構造の電源により実現することは現状では困難なものとなっている。   However, at present, it is difficult to realize all or many of these required performances by a power supply having a single structure constituted by existing capacitors having constant characteristics.

一方、例えば特許文献１〜３には、２つの直流電源を組み合わせて構成された電源装置が提案されている。この電源装置は、２つの直流電源を、負荷に対して並列もしくは直列に接続し得るように複数のスイッチ素子を備える共に、２つの直流電源のそれぞれの電圧を適宜、昇圧し得るように各直流電源毎に昇圧回路を備えている。   On the other hand, for example, Patent Documents 1 to 3 propose a power supply device configured by combining two DC power supplies. The power supply device includes a plurality of switch elements so that two DC power supplies can be connected in parallel or in series to a load, and each DC power supply can appropriately increase the voltage of each of the two DC power supplies. Each power supply has a booster circuit.

特開２０１５−０２７２２５号公報JP-A-2005-027275 特開２０１５−０５０９０２号公報JP-A-2005-050902 特開２０１５−１０５０４５号公報JP-A-2005-105045

上記特許文献１〜３に見られる電源装置では、２つの直流電源として、互いに特性が異なる直流電源を使用することが可能である。このため、かかる電源装置の全体は、２つの直流電源の特性を複合させた特性（それぞれの直流電源だけでは実現することが困難な特性）を実現することが可能となる。   In the power supply devices disclosed in Patent Documents 1 to 3, it is possible to use DC power supplies having different characteristics from each other as the two DC power supplies. For this reason, it is possible for the entire power supply device to realize a characteristic obtained by combining the characteristics of the two DC power supplies (a characteristic that is difficult to realize only with each DC power supply).

しかるに、特許文献１〜３に見られる電源装置では、２つの直流電源を、負荷に対して並列もしくは直列に接続し得るようにするために、多数のスイッチ素子を必要とする。このため、これらのスイッチ素子のオンオフの制御が複雑なものとなりやすいと共に、これらのスイッチ素子での電力損失も増大しやすい。   However, the power supply devices disclosed in Patent Documents 1 to 3 require a large number of switch elements so that two DC power supplies can be connected to a load in parallel or in series. For this reason, on / off control of these switch elements tends to be complicated, and power loss in these switch elements tends to increase.

また、各直流電源毎に昇圧回路を備えるために、これらの昇圧回路と、多数のスイッチ素子とを含む電源装置の構成が大型しやすい。   Further, since a booster circuit is provided for each DC power supply, the configuration of a power supply device including these booster circuits and a large number of switch elements is likely to be large in size.

さらに、２つの直流電源を並列に接続する状況では、一方の直流電源から他方の直流電源への電流が相互に影響しないように抑制することが必要となる。この場合、特に、２つの直流電源の特性の相違に起因して、各直流電源毎の昇圧回路の制御の複雑化もしくは高精度化が助長されやすい。   Further, in a situation where two DC power supplies are connected in parallel, it is necessary to suppress the current from one DC power supply to the other DC power supply from affecting each other. In this case, in particular, due to the difference between the characteristics of the two DC power supplies, the control of the booster circuit for each DC power supply tends to be complicated or highly accurate.

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、２つの直流電源を用いて構成された電源装置であって、複雑な制御を必要としない簡易な構成で優れた特性を実現できる電源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and is a power supply device configured using two DC power supplies, which can realize excellent characteristics with a simple configuration that does not require complicated control. The purpose is to provide.

さらに、かかる電源装置を備える輸送機器を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a transport device including such a power supply device.

本発明の電源装置は、かかる目的を達成するために、直列に接続された第１直流電源及び第２直流電源と、
インダクタ及びスイッチ素子を含み、前記スイッチ素子のオンオフの制御により前記第１直流電源の電圧を変換するように該第１直流電源に接続された電圧変換器と、
前記第２直流電源の正極及び負極のうちの前記第１直流電源側の極と反対側の極と、前記電圧変換器とにそれぞれ接続された一対の出力端子部と、
前記スイッチ素子のオンオフを制御する制御部とを備え、
前記第２直流電源の電圧に、前記電圧変換器により前記第１直流電源の電圧を変換してなる変換電圧を加え合わせた合成電圧を前記一対の出力端子部の間に生成するように構成されていることを基本構成とする。
そして、第１発明では、前記電圧変換器は、前記インダクタとしての第１コイル及び第２コイルを有する変圧器と、前記スイッチ素子としての第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子とを含み、前記変圧器の前記第１コイルのうちの該第１コイルの一端から途中部までの部分コイルと前記第１スイッチ素子とが前記第１直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されており、前記変圧器の前記第２コイルのうちの該第２コイルの一端から途中部までの部分コイルと前記第２スイッチ素子とが前記第１直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されており、前記第１コイル及び第２コイルのそれぞれの他端が、並列接続されたスイッチ素子及びダイオードを介して、又はダイオードを介して前記一対の出力端子部のうちの一方の出力端子部に接続されている。
さらに、第１発明では、前記第１直流電源及び前記第２直流電源は、それぞれ充電可能な蓄電器により構成されており、前記第２直流電源の蓄電電力により前記第１直流電源を充電する充電回路をさらに備えており、
前記充電回路は、前記第２直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されたコイル及びスイッチ素子である充電用コイル及び充電用スイッチ素子を含み、該充電用コイルは、前記第２直流電源からの通電時に、前記変圧器の前記第１コイル及び前記第２コイルの一方のコイルとの相互誘導によって当該一方のコイルの前記部分コイルに前記第１直流電源を充電可能な電圧が誘起されるように、前記第１コイル及び前記第２コイルが巻回されているコアに巻回されており、
前記電圧変換器の第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子のうち、前記変圧器の前記一方のコイルに直列に接続されたスイッチ素子には、該一方のコイルの部分コイルと前記第２直流電源との間で該第２直流電源の充電電流を流す方向を順方向とするダイオードが並列に接続されている。
そして、第１発明では、前記制御部は、前記第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を交互にオンオフさせる機能と、前記充電用スイッチ素子のオンオフを制御する機能とを有する。 In order to achieve the above object, a power supply device of the present invention includes a first DC power supply and a second DC power supply connected in series,
A voltage converter including an inductor and a switch element, connected to the first DC power supply so as to convert the voltage of the first DC power supply by controlling on / off of the switch element;
Of the positive and negative electrodes of the second DC power supply, a pole on the side opposite to the first DC power supply side pole, and a pair of output terminal units respectively connected to the voltage converter,
A control unit for controlling the on / off of the switch element,
The voltage of the second DC power supply is added to a converted voltage obtained by converting the voltage of the first DC power supply by the voltage converter to generate a combined voltage between the pair of output terminals. that is shall be the basic configuration.
In the first invention, the voltage converter includes a transformer having a first coil and a second coil as the inductor, and a first switch element and a second switch element as the switch elements. A partial coil from one end of the first coil to a middle part of the first coil and the first switch element are connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the first DC power supply; A partial coil from one end of the second coil to a middle part of the second coil of the transformer and the second switch element are connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the first DC power supply; The other end of each of the first coil and the second coil is connected to one output terminal of the pair of output terminals via a switch element and a diode connected in parallel or via a diode. It is.
Further, in the first invention, the first DC power supply and the second DC power supply each include a rechargeable battery, and a charging circuit that charges the first DC power supply with the stored power of the second DC power supply. Is further provided,
The charging circuit includes a charging coil and a charging switch element, which are a coil and a switching element connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the second DC power supply, and the charging coil includes the second DC power supply. When a current is supplied from the first coil, a voltage capable of charging the first DC power supply is induced in the partial coil of the one coil by mutual induction with one of the first coil and the second coil of the transformer. As described above, the first coil and the second coil are wound around a core around which the first coil and the second coil are wound,
Of the first switch element and the second switch element of the voltage converter, a switch element connected in series to the one coil of the transformer includes a partial coil of the one coil and the second DC power supply. , A diode having a forward direction in which the charging current of the second DC power supply flows is connected in parallel.
In the first invention, the control section has a function of alternately turning on and off the first switch element and the second switch element, and a function of controlling on and off of the charging switch element.

なお、本発明において、「前記第１直流電源の電圧を変換する」というのは、より詳しくは、前記第１直流電源の電圧から、該電圧の大きさを変化させた電圧を生成することを意味する。この場合、前記第１直流電源の電圧の変換は、昇圧に限らず、降圧も含み得る。   Note that, in the present invention, “converting the voltage of the first DC power supply” more specifically refers to generating a voltage in which the magnitude of the voltage is changed from the voltage of the first DC power supply. means. In this case, the conversion of the voltage of the first DC power supply is not limited to the step-up, but may also include the step-down.

上記基本構成によれば、第１直流電源及び第２直流電源のうちの第１直流電源に対してだけ、前記電圧変換器による電圧の変換が行われる。 According to the above basic configuration , the voltage conversion by the voltage converter is performed only on the first DC power supply of the first DC power supply and the second DC power supply.

このため、第１直流電源として、電圧変換に適した電源（例えば電圧変換に対する応答性が高い電源、あるいは、電圧変換に起因した劣化の進行が生じ難い電源等）を採用し、第２直流電源として、電圧変換に適さない電源（例えば、出力電圧もしくは容量は大きいものの、電圧変換に起因する劣化の進行が生じ易い電源等）を採用し得る。   For this reason, as the first DC power supply, a power supply suitable for voltage conversion (for example, a power supply having high responsiveness to voltage conversion or a power supply in which deterioration due to voltage conversion is unlikely to occur) is adopted, and a second DC power supply is used. For example, a power supply that is not suitable for voltage conversion (for example, a power supply that has a large output voltage or capacity but is likely to cause deterioration due to voltage conversion or the like) can be used.

そして、第２直流電源に対して前記電圧変換器による電圧変換を行うことで、前記一対の出力端子部の間に、前記第１直流電源の電圧以上の種々様々な電圧を発生することが可能となる。   Then, by performing voltage conversion on the second DC power supply by the voltage converter, various voltages higher than the voltage of the first DC power supply can be generated between the pair of output terminals. Becomes

また、この場合、第１直流電源として電圧変換に適した電源を使用することで、該電圧変換時に、第２直流電源の通電電流を許容最大値以下に維持したままで、第１直流電源を流れる電流を比較的大きな可変幅で変化させることが可能となる。ひいては、前記一対の出力端子部の間に生成し得る電圧の変化幅を大きくすることが可能となる。   Further, in this case, by using a power supply suitable for voltage conversion as the first DC power supply, the first DC power supply is maintained at the time of the voltage conversion while the current supplied to the second DC power supply is maintained at the allowable maximum value or less. The flowing current can be changed with a relatively large variable width. As a result, it is possible to increase the change width of the voltage that can be generated between the pair of output terminals.

このように第１直流電源及び第２直流電源として、互いに特性が異なる電源を採用し得ると共に、第１直流電源及び第２直流電源のそれぞれだけでは得られない特性を実現できる。   Thus, as the first DC power supply and the second DC power supply, power supplies having different characteristics can be adopted, and characteristics that cannot be obtained by the first DC power supply and the second DC power supply alone can be realized.

また、前記基本構成を有する電源装置は、インダクタ及びスイッチ素子を含む電圧変換器が、第１直流電源側にだけ備えるため、該電圧変換器を比較的少ないスイッチ素子を使用して簡易に構成し得ると共に、該電圧変換器のスイッチ素子のオンオフを制御するだけで、前記一対の出力端子部の間に生成する電圧を制御できる。 Further, in the power supply device having the basic configuration, since the voltage converter including the inductor and the switch element is provided only on the first DC power supply side, the voltage converter can be easily configured using relatively few switch elements. In addition, the voltage generated between the pair of output terminals can be controlled only by controlling the on / off of the switch element of the voltage converter.

よって、前記基本構成を有する第１発明の電源装置によれば、複雑な制御を必要としない簡易な構成で優れた特性を実現できる。 Therefore , according to the power supply device of the first invention having the above basic configuration , excellent characteristics can be realized with a simple configuration that does not require complicated control.

上記第１発明では、前記電圧変換器は、前記インダクタとしての第１コイル及び第２コイルを有する変圧器と、前記スイッチ素子としての第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子とを含み、前記変圧器の前記第１コイルのうちの該第１コイルの一端から途中部までの部分コイルと前記第１スイッチ素子とが前記第１直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されており、前記変圧器の前記第２コイルのうちの該第２コイルの一端から途中部までの部分コイルと前記第２スイッチ素子とが前記第１直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されており、前記第１コイル及び第２コイルのそれぞれの他端が、並列接続されたスイッチ素子及びダイオードを介して、又はダイオードを介して前記一対の出力端子部のうちの一方の出力端子部に接続されており、前記制御部は、前記第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を交互にオンオフさせる機能を有するように構成される。 In the first invention, the voltage converter includes a transformer having a first coil and second coil as a pre-Symbol inductor, a first switching element and second switching element as the switching element, the transformer A partial coil from one end of the first coil to a middle part of the first coil and the first switch element are connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the first DC power supply; A partial coil from one end of the second coil to a middle part of the second coil of the transformer and the second switch element are connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the first DC power supply; is connected the other ends of the first coil and the second coil, via a parallel-connected switching element and a diode, or a diode to one output terminal portions of the pair of output terminal portion through the And has, wherein, Ru is configured to have a function of turning on and off said first switching element and second switching element alternately.

なお、第１発明において、前記第１コイル及び第２コイルのそれぞれの「途中部」というのは、それぞれのコイルの両端の間の中間部を意味する。該「途中部」は、それぞれのコイルの両端のそれぞれ距離が等しい中点に限らず、該コイルの一端側又は他端側により近い部分であってもよい。そして、前記第１コイル及び第２コイルのそれぞれの「部分コイル」は、それぞれのコイルの全体のうち、該コイルの一端と途中部との間の部分のコイルを意味する。 In the first invention, the "intermediate portion" of each of the first coil and the second coil means an intermediate portion between both ends of each coil. The “intermediate portion” is not limited to a midpoint where both ends of each coil are equal in distance, and may be a portion closer to one end or the other end of the coil. The “partial coil” of each of the first coil and the second coil means a coil of a part between one end and a middle part of the coil among all the coils.

また、前記第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を交互にオンオフさせるというのは、第２スイッチ素子をオフ状態としつつ、第１スイッチ素子をオン状態とすることと、第１スイッチ素子をオフ状態としつつ、第２スイッチ素子をオン状態とすることとを交互に繰り返すことを意味する。   In addition, alternately turning on and off the first switch element and the second switch element means that the first switch element is turned on while the second switch element is turned off, and the first switch element is turned off. And turning on the second switch element alternately.

上記第１発明によれば、前記第２スイッチ素子をオフ状態としつつ、前記第１スイッチ素子をオン状態に制御したときには、前記第１直流電源から通電される前記第１コイルの部分コイルと、前記第２コイルとの相互誘導によって、第１直流電源の電圧を昇圧してなる電圧を第１コイルで生成することができる。 According to the first invention, while the second switching element off, and the when the control is in the ON state the first switch element, the partial coils of the first coil is energized from the first DC power source, By the mutual induction with the second coil, a voltage obtained by increasing the voltage of the first DC power supply can be generated by the first coil.

また、前記第１スイッチ素子をオフ状態としつつ、前記第２スイッチ素子をオン状態に制御したときには、前記第２コイルの部分コイルと、前記第１コイルとの相互誘導によって、第１直流電源の電圧の昇圧を行うことができる。   Further, when the second switch element is controlled to be turned on while the first switch element is turned off, mutual induction between the partial coil of the second coil and the first coil causes the first DC power supply to be turned off. The voltage can be boosted.

従って、第１コイル及び第２コイルで交互に昇圧電圧を生成し得る。そして、これらの昇圧電圧を、第１直流電源及び第２直流電源の総和の電圧に加えた電圧が、前記一対の出力端子部に印加されることとなる。   Therefore, the boosted voltage can be generated alternately by the first coil and the second coil. Then, a voltage obtained by adding these boosted voltages to the total voltage of the first DC power supply and the second DC power supply is applied to the pair of output terminals.

このため、前記一対の出力端子部の間に、連続性の高い昇圧電圧を発生させることができる。
さらに、第１発明では、前記第１直流電源及び前記第２直流電源は、それぞれ充電可能な蓄電器により構成されており、前記第２直流電源の蓄電電力により前記第１直流電源を充電する充電回路をさらに備えており、
前記充電回路は、前記第２直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されたコイル及びスイッチ素子である充電用コイル及び充電用スイッチ素子を含み、該充電用コイルは、前記第２直流電源からの通電時に、前記変圧器の前記第１コイル及び前記第２コイルの一方のコイルとの相互誘導によって当該一方のコイルの前記部分コイルに前記第１直流電源を充電可能な電圧が誘起されるように、前記第１コイル及び前記第２コイルが巻回されているコアに巻回されており、
前記電圧変換器の第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子のうち、前記変圧器の前記一方のコイルに直列に接続されたスイッチ素子には、該一方のコイルの部分コイルと前記第２直流電源との間で該第２直流電源の充電電流を流す方向を順方向とするダイオードが並列に接続されており、前記制御部は、前記充電用スイッチ素子のオンオフを制御する機能をさらに備える。
これによれば、前記充電用スイッチ素子をオン状態に制御したときには、前記第２直流電源から通電される前記充電用コイルと、前記変圧器の前記一方のコイルとの相互誘導により該一方のコイルの部分コイルに誘起される電圧によって、第１直流電源に前記ダイオードを介して充電電流が通電される。これにより、該第１直流電源を充電できる。
この場合、前記充電用コイルは、前記変圧器のコアに巻回されているので、充電回路を小型に構成することができる。 Therefore, a highly continuous boosted voltage can be generated between the pair of output terminals .
Further, in the first invention, the first DC power supply and the second DC power supply each include a rechargeable battery, and a charging circuit that charges the first DC power supply with the stored power of the second DC power supply. Is further provided,
The charging circuit includes a charging coil and a charging switch element, which are a coil and a switching element connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the second DC power supply, and the charging coil includes the second DC power supply. When a current is supplied from the first coil, a voltage capable of charging the first DC power supply is induced in the partial coil of the one coil by mutual induction with one of the first coil and the second coil of the transformer. As described above, the first coil and the second coil are wound around a core around which the first coil and the second coil are wound,
Of the first switch element and the second switch element of the voltage converter, a switch element connected in series to the one coil of the transformer includes a partial coil of the one coil and the second DC power supply. And a diode having a forward direction in which the charging current of the second DC power supply flows, is connected in parallel, and the control unit further has a function of controlling on / off of the charging switch element.
According to this, when the charging switch element is controlled to the ON state, the one coil of the transformer is induced by mutual induction between the charging coil energized from the second DC power supply and the one coil of the transformer. The charging current is supplied to the first DC power supply via the diode by the voltage induced in the partial coil. Thereby, the first DC power supply can be charged.
In this case, since the charging coil is wound around the core of the transformer, the charging circuit can be made small.

上記第１発明では、前記第１コイル及び前記第２コイルのそれぞれの巻き数が互いに同一に設定されていると共に、前記第１コイルの部分コイル及び前記第２コイルの部分コイルのそれぞれの巻き数が互いに同一に設定されていることが好適である（第２発明）。 In the first invention, the number of turns of each of the first coil and the second coil is set to be equal to each other, and the number of turns of each of the partial coil of the first coil and the partial coil of the second coil is set. Are preferably set to be the same as each other ( second invention).

これによれば、前記第１スイッチ素子をオン状態としたときと、前記第２スイッチ素子をオン状態としたときとのいずれの状況でも、第１コイル及び第２コイルのそれぞれで生成される昇圧電圧を揃えることができる。   According to this, the boost generated by each of the first coil and the second coil is obtained in both the case where the first switch element is turned on and the case where the second switch element is turned on. The voltage can be made uniform.

ひいては、前記一対の出力端子部の間に生成される電圧の安定性を高めることができる。すなわち、該出力端子部から、外部負荷に安定性の高い電圧（リップルが少ない電圧）を供給できる。   As a result, the stability of the voltage generated between the pair of output terminals can be improved. That is, a voltage with high stability (a voltage with little ripple) can be supplied to the external load from the output terminal portion.

なお、前記基本構成を有する電源装置では、前記電圧変換器は、次のような構成を採用することもできる。すなわち、前記電圧変換器は、前記インダクタとしてのコイルを含み、該コイルの一端が、前記第１直流電源の正極及び負極のうちの一方の極に接続されており、該コイルの他端が、前記一対の出力端子部のうちの一方の出力端子部に接続されると共に、前記スイッチ素子を介して前記第１直流電源の正極及び負極のうちの他方の極に接続されているという構成のものを採用し得る（参考発明１）。 In the power supply device having the above basic configuration, prior SL-voltage converter, it can also be employed the following configuration. That is, the voltage converter includes a coil as the inductor, one end of the coil is connected to one of the positive electrode and the negative electrode of the first DC power supply, the other end of the coil, One connected to one output terminal of the pair of output terminals, and connected to the other of the positive electrode and the negative electrode of the first DC power supply via the switch element. ( Reference Invention 1 ).

これによれば、前記スイッチ素子がオン状態に制御された状態で、前記コイルに前記第１直流電源から流れる電流によって、該コイルに電磁エネルギーが蓄えられる。続いて、前記スイッチ素子がオフ状態に切替えられると、該コイルの昇圧電圧が発生し、該昇圧電圧を、第１直流電源及び第２直流電源の総和の電圧に加えた電圧が、前記一対の出力端子部に印加されることとなる。   According to this, the electromagnetic energy is stored in the coil by the current flowing from the first DC power supply to the coil while the switch element is controlled to the on state. Subsequently, when the switch element is switched to the OFF state, a boosted voltage of the coil is generated, and a voltage obtained by adding the boosted voltage to a total voltage of the first DC power supply and the second DC power supply is the pair of voltages. This is applied to the output terminal.

かかる参考発明１によれば、極めて簡略な構成で本発明の電源装置を実現できる。また、電圧変換器の制御も簡易に行い得る。 According to the reference invention 1 , the power supply device of the present invention can be realized with a very simple configuration. Further, control of the voltage converter can be easily performed.

前記基本構成を有する電源装置では、前記第１直流電源及び前記第２直流電源は、それぞれ充電可能な蓄電器により構成され得る。この場合、前記第２直流電源の蓄電電力により前記第１直流電源を充電する充電回路をさらに備えていることが好ましい（参考発明２）。 In the power supply device having the basic configuration, each of the first DC power supply and the second DC power supply may be configured by a rechargeable battery. In this case, it is preferable to further include a charging circuit for charging the first DC power supply with the stored power of the second DC power supply ( Reference Invention 2 ).

ここで、第１直流電源は、前記電圧変換器による電圧変換が行われる電源であるため、該第１直流電源は、第２直流電源に比して、蓄電電力の消費量が多くなり易い。   Here, the first DC power supply is a power supply for which voltage conversion is performed by the voltage converter. Therefore, the first DC power supply tends to consume more stored power than the second DC power supply.

しかるに上記参考発明２によれば、前記充電回路によって、第１直流電源に第２直流電源から、適宜、蓄電電力を補充できることとなる。このため、第１直流電源の蓄電電力が早期に枯渇してしまうのを防止できる。 However, according to the second aspect , the charging circuit can appropriately supplement the first DC power supply with the stored power from the second DC power supply. For this reason, it is possible to prevent the storage power of the first DC power supply from being exhausted at an early stage.

かかる参考発明２では、前記充電回路は、例えば、次のような構成を採用し得る。すなわち、前記充電回路は、前記第２直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されたコイル及びスイッチ素子である充電用コイル及び充電用スイッチ素子を含み、該充電用コイルの両端が、前記第１直流電源の正極及び負極のそれぞれに接続されているという構成のものを採用し得る。この場合、前記制御部は、前記充電用スイッチ素子のオンオフを制御する機能をさらに備える（参考発明３）。 In the reference invention 2 , the charging circuit may employ, for example, the following configuration. That is, the charging circuit includes a charging coil and a switching element that are a coil and a switching element connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the second DC power supply, and both ends of the charging coil are A configuration in which the first DC power supply is connected to each of the positive electrode and the negative electrode may be employed. In this case, the control unit further has a function of controlling on / off of the charging switch element ( Reference Invention 3 ).

これによれば、前記充電用スイッチ素子をオン状態に制御することで、前記第２直流電源から通電される前記充電用コイルに電磁エネルギーが蓄えられる。続いて、前記充電用スイッチ素子をオフ状態に切替えることによって、前記充電用コイルに蓄えられた電磁エネルギーによって、前記第１直流電源が充電される。従って、参考発明３によれば、第２直流電源の蓄電電力を、前記充電用コイルを介して第１直流電源に移送して、該第１直流電源を充電することができることとなる。 According to this, by controlling the charging switch element to the ON state, electromagnetic energy is stored in the charging coil that is energized from the second DC power supply. Subsequently, the first DC power supply is charged by the electromagnetic energy stored in the charging coil by switching the charging switch element to an off state. Therefore, according to the third aspect , the stored power of the second DC power supply can be transferred to the first DC power supply via the charging coil to charge the first DC power supply.

この参考発明３では、前記充電用コイルの両端のうちの少なくとも一端は、前記第１直流電源の負極から該充電用コイルを経由して前記第１直流電源の正極に向かう方向を順方向とするダイオードを介して前記第１直流電源に接続されていることが好ましい（参考発明４）。 In this reference invention 3 , at least one end of both ends of the charging coil has a forward direction from the negative electrode of the first DC power supply to the positive electrode of the first DC power supply via the charging coil. Preferably, it is connected to the first DC power supply via a diode ( Reference Invention 4 ).

これによれば、第１直流電源が逆極性に充電されてしまうのを防止できる。特に、第１直流電源が例えば電気二重層コンデンサ等により構成されている場合には、該第１直流電源を適切に保護する上で効果的である。   According to this, it is possible to prevent the first DC power supply from being charged to the opposite polarity. In particular, when the first DC power supply is constituted by, for example, an electric double layer capacitor, it is effective in appropriately protecting the first DC power supply.

上記第１発明又は第２発明では、前記充電回路は、前記充電用コイル及び充電用スイッチ素子の組として、第１充電用コイル及び第１充電用スイッチ素子の組と、第２充電用コイル及び第２充電用スイッチ素子の組との２組を備えており、前記第１充電用コイルは、前記第２直流電源からの通電時に、前記変圧器の前記第１コイルとの相互誘導によって該第１コイルの前記部分コイルに前記第１直流電源を充電可能な電圧が誘起されるように前記コアに巻回されており、前記第２充電用コイルは、前記第２直流電源からの通電時に、前記変圧器の前記第２コイルとの相互誘導によって該第２コイルの前記部分コイルに前記第１直流電源を充電可能な電圧が誘起されるように前記コアに巻回されており、
前記電圧変換器の第１スイッチ素子には、前記第１コイルの部分コイルと前記第２直流電源との間で該第２直流電源の充電電流を流す方向を順方向とするダイオードが並列に接続されており、前記電圧変換器の第２スイッチ素子には、前記第２コイルの部分コイルと前記第２直流電源との間で該第２直流電源の充電電流を流す方向を順方向とするダイオードが並列に接続されており、
前記制御部は、前記第１充電用スイッチ素子及び前記第２充電用スイッチ素子を交互にオンオフさせる機能を有することが好ましい（第３発明）。 In the first invention or the second invention , the charging circuit includes a pair of the first charging coil and the first charging switch element, a second charging coil, and a second pair of the charging coil and the charging switch element. A second set of charging switch elements, wherein the first charging coil is connected to the first coil of the transformer by mutual induction with the first coil when current is supplied from the second DC power supply. The partial coil of one coil is wound around the core such that a voltage capable of charging the first DC power supply is induced, and the second charging coil is energized from the second DC power supply. Wound around the core such that a voltage capable of charging the first DC power supply is induced in the partial coil of the second coil by mutual induction with the second coil of the transformer,
A diode having a forward direction in which a charging current of the second DC power supply flows between the partial coil of the first coil and the second DC power supply is connected in parallel to the first switch element of the voltage converter. The second switch element of the voltage converter includes a diode whose forward direction is a direction in which a charging current of the second DC power supply flows between the partial coil of the second coil and the second DC power supply. Are connected in parallel,
It is preferable that the control unit has a function of alternately turning on and off the first charging switch element and the second charging switch element ( third invention).

なお、前記第１充電用スイッチ素子及び前記第２充電用スイッチ素子を交互にオンオフさせるということは、第２充電用スイッチ素子をオフ状態としつつ、第１充電用スイッチ素子をオン状態とすることと、第１充電用スイッチ素子をオフ状態としつつ、第２充電用スイッチ素子をオン状態とすることとを交互に繰り返すことを意味する。   Note that alternately turning on and off the first charging switch element and the second charging switch element means that the first charging switch element is turned on while the second charging switch element is turned off. And alternately repeating turning on the second charging switch element while turning off the first charging switch element.

上記第３発明によれば、前記変圧器の第１コイル及び第２コイルのそれぞれの部分コイ
ルに交互に誘起電圧を発生させ、それぞれの誘起電圧により第１直流電源に充電電流を流して該第１直流電源を充電できる。 According to the third invention, the partial coils of the first coil and the second coil of the transformer are respectively provided.
The first DC power supply can be charged by generating an induced voltage alternately in each of the first DC power supply and supplying a charging current to the first DC power supply by each induced voltage.

このため、第１直流電源に印加される充電電圧（前記誘起電圧）を連続的に発生させながら、該第１直流電源を効率よく充電することができる。   Therefore, the first DC power supply can be efficiently charged while continuously generating the charging voltage (the induced voltage) applied to the first DC power supply.

なお、特に第３発明において、第１充電用コイル及び第２充電用コイルの巻き数を互いに同一にした上で、該第３発明を前記第２発明と組み合わせた場合には、第１直流電源の充電電圧の安定性を高めることができる。 Note that in particular the third invention, in terms of the number of turns of the first charging coil and second charging coil identical to each other, when the third invention in combination with the second invention, the first DC power source , The stability of the charging voltage can be improved.

上記第１発明又は第２発明では、前記充電用コイルの巻き数に対する前記一方のコイルの部分コイルの巻き数の比率は、前記第２直流電源の満充電電圧に対する前記第１直流電源の満充電電圧の比率以上に設定されていることが好ましい（第４発明）。 In the first invention or the second invention , a ratio of the number of turns of the partial coil of the one coil to the number of turns of the charging coil is a full charge of the first DC power supply to a full charge voltage of the second DC power supply. It is preferable that the voltage is set to be equal to or higher than the voltage ratio ( fourth invention).

同様に、上記第３発明では、前記第１充電用コイルの巻き数に対する前記第１コイルの部分コイルの巻き数の比率と、前記第２充電用コイルの巻き数に対する前記第２コイルの部分コイルの巻き数の比率とは、それぞれ、前記第２直流電源の満充電電圧と前記第１直流電源の満充電電圧との比率以上に設定されていることが好ましい（第５発明）。 Similarly, in the third aspect , the ratio of the number of turns of the partial coil of the first coil to the number of turns of the first charging coil, and the ratio of the partial coil of the second coil to the number of turns of the second charging coil Is preferably set to be equal to or more than the ratio between the full charge voltage of the second DC power supply and the full charge voltage of the first DC power supply ( fifth invention).

これらの第４発明及び第５発明によれば、前記充電用コイル、あるいは、前記第１充電用コイル及び第２充電用コイルの巻き数を必要最低限に留めることができる。このため、前記コアの大型化、ひいては、前記電圧変換器及び充電回路の全体の大型化を防止できる。 According to the fourth and fifth aspects of the invention, the number of turns of the charging coil or the first and second charging coils can be kept to a minimum. For this reason, it is possible to prevent an increase in the size of the core and an increase in the size of the voltage converter and the charging circuit as a whole.

上記第１〜第５発明では、前記第１直流電源は、前記第２直流電源よりも出力密度が高い蓄電器により構成され、前記第２直流電源は、前記第１直流電源よりもエネルギー密度が高い蓄電器により構成されていることが好適である（第６発明）。 In the first to fifth aspects of the present invention, the first DC power supply is constituted by a capacitor having an output density higher than that of the second DC power supply, and the second DC power supply has an energy density higher than that of the first DC power supply. It is preferable that the battery is constituted by a battery ( sixth invention).

これによれば、第２直流電源はエネルギー密度が相対的に高いため、蓄電エネルギー量が大きなもの（すなわち、大容量のもの）をすることができる。ひいては、本発明の電源装置から外部負荷に電力を供給し得る期間を長くすることができる。   According to this, since the energy density of the second DC power supply is relatively high, it is possible to use a large amount of stored energy (that is, a large capacity). As a result, a period during which power can be supplied from the power supply device of the present invention to an external load can be extended.

また、この種の第２直流電源は、一般に、出力可能な最大電力をあまり大きくすることが困難であるものの、前記第１直流電源は出力密度が相対的に高いため、出力可能な最大電力が大きなものとすることができる。   In general, it is difficult to increase the maximum output power of this type of second DC power supply, but the first DC power supply has a relatively high output density. Can be big.

このため、第１直流電源は、前記電圧変換器による電圧変換（特に昇圧動作）によって、大きな電力を第２直流電源の電力に付加することができる。ひいては、前記一対の出力端子部から、外部負荷に大きな電力を供給することが可能となる。   For this reason, the first DC power supply can add a large amount of power to the power of the second DC power supply by voltage conversion (particularly, boosting operation) by the voltage converter. As a result, a large amount of power can be supplied to an external load from the pair of output terminals.

また、本発明の輸送機器は、上記第１〜第６発明の電源装置を備えることを特徴とする（第７発明）。 Further, a transportation device of the present invention includes the power supply device of the first to sixth inventions (a seventh invention).

これによれば、前記第１〜第６発明に関して説明した効果を奏し得る輸送機器を実現できる。 According to this, it is possible to realize a transportation device that can exhibit the effects described in regard to the first to sixth aspects.

本発明に関連する参考例の実施形態としての第１実施形態の電源装置の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a power supply device according to a first embodiment as an embodiment of a reference example related to the invention. 第１実施形態の電源装置の作動説明図。Operation | movement explanatory drawing of the power supply device of 1st Embodiment. 第１実施形態の電源装置の作動説明図。Operation | movement explanatory drawing of the power supply device of 1st Embodiment. 本発明に関連する参考例の実施形態としての第２実施形態の電源装置の構成を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a power supply device according to a second embodiment as an embodiment of a reference example related to the invention. 本発明の実施形態としての第２実施形態の電源装置の作動説明図。Operation | movement explanatory drawing of the power supply device of 2nd Embodiment as embodiment of this invention . 本発明の実施形態としての第３実施形態の電源装置の構成を示す図。 The figure which shows the structure of the power supply device of 3rd Embodiment as embodiment of this invention . 本発明に関連する参考例の実施形態としての第４実施形態の電源装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the power supply device of 4th Embodiment as embodiment of the reference example relevant to this invention.

［第１実施形態］
本発明に関連する参考例の実施形態としての第１実施形態を図１〜図３を参照して以下に説明する。図１に示すように、本実施形態の電源装置１Ａは、第１直流電源２及び第２直流電源３と、第１直流電源２の電圧Ｖ１の大きさを変換してなる変換電圧を生成する電圧変換器４と、第２直流電源３の電力による第１直流電源２の充電を行う充電回路５と、図示しない外部負荷に電源電圧Ｖoutを出力する一対の出力端子部６ｐ，６ｎと、該電源電圧Ｖoutを平滑化するために出力端子部６ｐ，６ｎの間に介装された平滑コンデンサ７と、電圧変換器４及び充電回路５の動作制御を行う制御部８とを備える。 [First Embodiment]
A first embodiment as an embodiment of a reference example related to the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the power supply device 1 </ b> A of the present embodiment generates a first DC power supply 2, a second DC power supply 3, and a converted voltage obtained by converting the magnitude of the voltage V <b> 1 of the first DC power supply 2. A voltage converter 4, a charging circuit 5 for charging the first DC power supply 2 with the power of the second DC power supply 3, a pair of output terminals 6p, 6n for outputting a power supply voltage Vout to an external load (not shown); The control circuit includes a smoothing capacitor 7 interposed between the output terminals 6p and 6n for smoothing the power supply voltage Vout, and a control unit 8 for controlling operations of the voltage converter 4 and the charging circuit 5.

この電源装置１Ａは、種々様々な用途に使用し得る。例えば、電源装置１Ａは、輸送機器としてのハイブリッド車両、あるいは、電動車両に搭載され、該車両の動力源としての電動モータ（図示省略）の電源装置として使用され得る。この場合、電源装置１Ａから外部負荷としての電動モータへの給電は、インバータ等のモータ駆動回路（図示省略）を介して行われる。   This power supply device 1A can be used for various applications. For example, the power supply device 1A is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle as a transportation device, and may be used as a power supply device of an electric motor (not shown) as a power source of the vehicle. In this case, power supply from the power supply device 1A to the electric motor as an external load is performed via a motor drive circuit (not shown) such as an inverter.

第１直流電源２及び第２直流電源３のそれぞれは、充電可能な１つ以上の蓄電器により構成されている。この場合、第１直流電源２及び第２直流電源３のそれぞれを構成する蓄電器として、互いに特性が異なる蓄電器が使用されている。   Each of the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 includes one or more rechargeable power storage units. In this case, capacitors having different characteristics from each other are used as capacitors constituting each of the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3.

例えば、本実施形態では、第１直流電源２は、第２直流電源３よりも出力密度が高い１つ以上の蓄電器により構成され、第２直流電源３は、第１直流電源２よりもエネルギー密度が高い１つ以上の蓄電器により構成されている。   For example, in the present embodiment, the first DC power supply 2 includes one or more capacitors having an output density higher than that of the second DC power supply 3, and the second DC power supply 3 has a higher energy density than the first DC power supply 2. Is composed of one or more capacitors having a high power consumption.

ここで、上記出力密度は、蓄電器の単位重量当たり又は単位体積当たりに出力可能な電気量（単位時間当たりの電気エネルギー量又は単位時間当たりの電荷量）であり、上記エネルギー密度は、蓄電器の単位重量当たり又は単位体積当たりに貯蔵し得る電気エネルギー量である。   Here, the output density is an amount of electricity (an amount of electric energy per unit time or an amount of electric charge per unit time) that can be output per unit weight or unit volume of the battery, and the energy density is a unit of the battery. The amount of electrical energy that can be stored per weight or per unit volume.

本実施形態では、第１直流電源２を構成する蓄電器（出力密度が高い蓄電器）としては、例えば電気二重層コンデンサが使用される。また、第２直流電源３を構成する蓄電器（エネルギー密度が高い蓄電器）としては、例えばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等が使用される。   In the present embodiment, for example, an electric double-layer capacitor is used as a capacitor (a capacitor having a high output density) constituting the first DC power supply 2. Further, as a battery (a battery having a high energy density) constituting the second DC power supply 3, for example, a lithium ion battery, a nickel hydride battery, or the like is used.

なお、第１直流電源２が、複数の蓄電器（セル）により構成される場合には、該第１直流電源２は、当該複数の蓄電器を、並列接続、又は、直列接続、又は、それらを組み合わせた接続形態で相互に接続した構成の電源である。このことは、第２直流電源３が、複数の蓄電器（セル）により構成される場合でも同様である。   When the first DC power supply 2 includes a plurality of capacitors (cells), the first DC power supply 2 connects the plurality of capacitors in parallel or in series, or a combination thereof. The power supplies are configured to be connected to each other in a connected configuration. This is the same even when the second DC power supply 3 includes a plurality of capacitors (cells).

これらの第１直流電源２及び第２直流電源３は直列に接続されている。本実施形態では、第１直流電源２の負極が第２直流電源３の正極と同電位（又はほぼ同電位）となるように、第１直流電源２及び第２直流電源３が直列に接続されている。また、第２直流電源３の負極が、出力端子部６ｐ，６ｎのうちの負極側の出力端子部６ｎと同電位（又はほぼ同電位）となるように該出力端子部６ｎに導通されている。   These first DC power supply 2 and second DC power supply 3 are connected in series. In the present embodiment, the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 are connected in series such that the negative electrode of the first DC power supply 2 has the same potential (or almost the same potential) as the positive electrode of the second DC power supply 3. ing. Further, the negative terminal of the second DC power supply 3 is electrically connected to the output terminal 6n so that the negative terminal of the output terminals 6p and 6n has the same potential (or substantially the same potential) as the output terminal 6n. .

電圧変換器４は、本実施形態では、第１直流電源２の電圧Ｖ１を昇圧し得るように構成されていると共に、該電圧Ｖ１を昇圧してなる電圧を、第２直流電源３の電圧Ｖ２に加算（重畳）してなる電圧Ｖoutを、出力端子部６ｐ，６ｎの間に発生させるように第１直流電源２と、正極側の出力端子部６ｐとに接続されている。   In the present embodiment, the voltage converter 4 is configured so as to be able to boost the voltage V1 of the first DC power supply 2 and to convert the voltage obtained by boosting the voltage V1 into the voltage V2 of the second DC power supply 3. Is connected to the first DC power supply 2 and the output terminal portion 6p on the positive electrode side so as to generate a voltage Vout added (superimposed) to the output terminal portions 6p and 6n.

この電圧変換器４は、本実施形態では、４つのスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４と、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に各々並列接続された４つの還流ダイオードＤ１〜Ｄ４と、インダクタとしての２つのコイルＣ１，Ｃ２を有する変圧器ＴＲ１とを含むスイッチング方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。   In the present embodiment, the voltage converter 4 includes four switch elements S1 to S4, four return diodes D1 to D4 respectively connected in parallel to the switch elements S1 to S4, and two coils C1 and C1 as inductors. This is a switching type DC / DC converter including a transformer TR1 having C2.

各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等の半導体スイッチ素子により構成される。そして、還流ダイオードＤ１〜Ｄ４のそれぞれは、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４の通電可能方向と逆向きが順方向となるように各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に並列に接続されている。以降の説明では、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４と、対応するダイオードＤ１〜Ｄ４との組を、それぞれスイッチ部ＳＤ１〜ＳＤ４と称することがある。   Each of the switch elements S1 to S4 is configured by a semiconductor switch element such as an IGBT or an FET. Each of the freewheel diodes D1 to D4 is connected in parallel to each of the switch elements S1 to S4 such that the direction in which the switch elements S1 to S4 can be energized is the forward direction. In the following description, a set of the switch elements S1 to S4 and the corresponding diodes D1 to D4 may be referred to as switch sections SD1 to SD4, respectively.

変圧器ＴＲ１は、磁気相殺型変圧器であり、コイルＣ１，Ｃ２は、それぞれの通電により発生する磁束が互いに逆向きの磁束になるようにコアＣＲ１に巻回されている。これらのコイルＣ１，Ｃ２の巻き数は互いに同一である。   The transformer TR1 is a magnetic canceling transformer, and the coils C1 and C2 are wound around the core CR1 such that magnetic fluxes generated by respective energization become magnetic fluxes in opposite directions. The number of turns of these coils C1 and C2 is the same.

なお、コイルＣ１，Ｃ２は、それぞれ本発明における第１コイル、第２コイルに相当する。   The coils C1 and C2 correspond to the first coil and the second coil in the present invention, respectively.

コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの一端は、第１直流電源２の正極と同電位（又はほぼ同電位）となるように該正極に接続されている。また、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの他端は、スイッチ部ＳＤ３，ＳＤ４のそれぞれを介して正極側の出力端子部６ｐに接続されている。   One end of each of the coils C1 and C2 is connected to the positive electrode of the first DC power supply 2 so as to have the same potential (or substantially the same potential) as the positive electrode. The other ends of the coils C1 and C2 are connected to the output terminal 6p on the positive electrode side via the switches SD3 and SD4.

なお、スイッチ部ＳＤ３，ＳＤ４のそれぞれの還流ダイオードＤ３，Ｄ４の順方向（スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４の通電可能方向の逆方向）は、各コイルＣ１，Ｃ２から出力端子部６ｐに向かう方向である。   The forward direction of the freewheeling diodes D3 and D4 of the switch sections SD3 and SD4 (the direction opposite to the direction in which the switch elements S3 and S4 can be energized) is a direction from the coils C1 and C2 to the output terminal section 6p.

また、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの両端間の途中部Ｃ１ａ，Ｃ２ａは、スイッチ部ＳＤ１，ＳＤ２のそれぞれを介して第１直流電源２の負極に接続されている。コイルＣ１の第１直流電源２側の一端から途中部Ｃ１ａまでの部分（以降、コイルＣ１の入力側部分コイルという）の巻き数と、コイルＣ２の第１直流電源２側の一端から途中部Ｃ２ａまでの部分（以降、コイルＣ２の入力側部分コイルという）とは互いに同一である。各コイルＣ１，Ｃ２の入力側部分コイルは、本発明における部分コイルに相当する。   In addition, intermediate portions C1a and C2a between both ends of the coils C1 and C2 are connected to the negative electrode of the first DC power supply 2 through the respective switches SD1 and SD2. The number of turns of a portion from the one end of the coil C1 on the first DC power supply 2 side to the middle portion C1a (hereinafter, referred to as an input side partial coil of the coil C1), and the one end of the coil C2 on the first DC power supply 2 side to the middle portion C2a (Hereinafter referred to as an input side partial coil of the coil C2) are the same as each other. The input side partial coils of the coils C1 and C2 correspond to the partial coils in the present invention.

なお、スイッチ部ＳＤ１，ＳＤ２のそれぞれのスイッチ素子Ｓ１，Ｓ２の通電可能方向（還流ダイオードＤ１，Ｄ２の逆方向）は、各コイルＣ１，Ｃ２の途中部Ｃ１ａ，Ｃ２ａから第１直流電源２の負極に向かう方向である。   The direction in which the switch elements S1 and S2 of the switch sections SD1 and SD2 can be energized (the reverse direction of the freewheeling diodes D1 and D2) is determined in such a manner that the middle section C1a and C2a of each of the coils C1 and C2 is connected to the negative electrode of the first DC power supply 2. Direction.

補足すると、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれは、複数のコイルを直列接続した構造のものであってもよい。この場合、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれにおいて、隣り合うコイル同士に接続部を上記途中部として使用することもできる。   Supplementally, each of the coils C1 and C2 may have a structure in which a plurality of coils are connected in series. In this case, in each of the coils C1 and C2, a connection portion between adjacent coils can be used as the intermediate portion.

また、本実施形態では、出力端子部６ｐ，６ｎから電力を給電する外部負荷（電動モータ）側から適宜、供給される回生電力を、第１直流電源２及び第２直流電源３に充電し得るようにするために、スイッチ部ＳＤ３，ＳＤ４のそれぞれのスイッチ素子Ｓ３，Ｓ４を備えている。ただし、第１直流電源２及び第２直流電源３に回生電力を充電しない場合には、スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４を省略してよい。   Further, in the present embodiment, the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 can be charged with regenerative power appropriately supplied from an external load (electric motor) that supplies power from the output terminal portions 6p and 6n. In order to achieve this, switch elements S3 and S4 of the switch sections SD3 and SD4 are provided. However, when the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 are not charged with regenerative power, the switch elements S3 and S4 may be omitted.

充電回路５は、第２直流電源３の正極及び負極の間に直列に接続されたコイルＣ３及びスイッチ素子Ｓ５と、スイッチ素子Ｓ５に並列に接続された還流ダイオードＤ５と、コイルＣ３及びスイッチ素子Ｓ５の間の電流路上のノードと第１直流電源２の正極との間に介装されたダイオードＤ６とを備える。以降、スイッチ素子Ｓ５と還流ダイオードＤ５との組をスイッチ部ＳＤ５と称することがある。スイッチ部ＳＤ５の構成は、電圧変換器４の各スイッチ部ＳＤ１〜ＳＤ４と同じである。   The charging circuit 5 includes a coil C3 and a switching element S5 connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the second DC power supply 3, a freewheeling diode D5 connected in parallel to the switching element S5, a coil C3 and a switching element S5. And a diode D6 interposed between a node on the current path between the first DC power supply and the positive electrode of the first DC power supply 2. Hereinafter, a set of the switch element S5 and the return diode D5 may be referred to as a switch section SD5. The configuration of the switch unit SD5 is the same as each of the switch units SD1 to SD4 of the voltage converter 4.

ダイオードＤ６の順方向は、コイルＣ３及びスイッチ素子Ｓ５側から第１直流電源２の正極に向かう方向であり、スイッチ部ＳＤ５のスイッチ素子Ｓ５の通電可能方向（還流ダイオードＤ５の逆方向）は、コイルＣ３から第２直流電源３の負極に向かう方向である。   The forward direction of the diode D6 is a direction from the coil C3 and the switch element S5 to the positive electrode of the first DC power supply 2, and the direction in which the switch element S5 of the switch section SD5 can conduct electricity (the reverse direction of the freewheel diode D5) is This is a direction from C3 toward the negative electrode of the second DC power supply 3.

なお、充電回路５の上記コイルＣ３及びスイッチ素子Ｓ５は、それぞれ本発明における充電用コイル、充電用スイッチ素子に相当する。また、ダイオードＤ６は、本発明における充電回路に係るダイオードに相当する。   The coil C3 and the switching element S5 of the charging circuit 5 correspond to a charging coil and a charging switch element in the present invention, respectively. Further, the diode D6 corresponds to a diode according to the charging circuit of the present invention.

制御部８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インターフェース回路等を含む１つ以上の電子回路ユニットにより構成される。   The control unit 8 includes one or more electronic circuit units including a CPU, a RAM, a ROM, an interface circuit, and the like.

この制御部８は、実装されたハードウェア構成又はプログラム（ソフトウェア構成）によって実現される機能によって、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ５のオンオフを制御する処理を実行する。そして、本実施形態では、制御部８は、実行する制御処理のモードとして、電圧変換器４の動作制御を行う電圧変換制御モードと、充電回路５の動作制御を行う充電制御モードとを備える。   The control unit 8 executes a process of controlling on / off of each of the switch elements S1 to S5 by a function realized by a mounted hardware configuration or a program (software configuration). In the present embodiment, the control unit 8 includes a voltage conversion control mode in which the operation of the voltage converter 4 is controlled and a charge control mode in which the operation of the charging circuit 5 is controlled, as the mode of the control process to be performed.

かかる電源装置Ａ１の作動を以下に説明する。まず、前記電圧変換制御モードでの動作を説明する。外部負荷に電力を供給する状況（本実施形態では、外部負荷としての電動モータの力行運転時）に、制御部８は、電圧変換制御モードの制御処理を実行する。   The operation of the power supply device A1 will be described below. First, the operation in the voltage conversion control mode will be described. In a situation where power is supplied to the external load (in the present embodiment, during power running operation of the electric motor as the external load), the control unit 8 executes the control process in the voltage conversion control mode.

この制御処理を図２を参照して説明する。この制御処理では、制御部８は、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２を交互にオンオフさせるように制御する。すなわち、制御部８は、スイッチ素子Ｓ２をオフ状態としつつ、スイッチ素子Ｓ１をオン状態にすることと、スイッチ素子Ｓ１とオフ状態としつつ、スイッチ素子Ｓ２をオン状態にすることとを交互に周期的に繰り返すように、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２を制御する。   This control process will be described with reference to FIG. In this control process, the control unit 8 controls the switching elements S1 and S2 to be turned on and off alternately. That is, the control unit 8 alternately sets the switch element S1 to the on state while turning off the switch element S2 and the switch element S2 to the on state while setting the switch element S1 to the off state. The switching elements S1 and S2 are controlled so as to be repeated repeatedly.

ここで、図２は、例えば、スイッチ素子Ｓ１をオフ状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ２をオン状態とした状況を表している。   Here, FIG. 2 illustrates a situation where, for example, the switch element S1 is turned off and the switch element S2 is turned on.

この状況では、外部負荷に供給される電流は、白抜きの矢印Ｙ１で示すように、負極側の出力端子部６ｎから、第２直流電源３、第１直流電源２、変圧器ＴＲ１のコイルＣ１、スイッチ部ＳＤ３のダイオードＤ３及び正極側の出力端子部６ｐを順に通って外部負荷側に流れる。この場合、外部負荷への供給電流は、第２直流電源３の通電電流（放電電流）と同じである。   In this situation, the current supplied to the external load is supplied from the negative terminal side output terminal 6n to the second DC power supply 3, the first DC power supply 2, and the coil C1 of the transformer TR1, as indicated by a white arrow Y1. Then, the current flows through the diode D3 of the switch section SD3 and the output terminal section 6p on the positive electrode side to the external load side in order. In this case, the current supplied to the external load is the same as the current (discharge current) of the second DC power supply 3.

同時に、白抜きの矢印Ｙ２で示すように、第１直流電源２の正極から、コイルＣ２の入力側部分コイルと、オン状態のスイッチ素子Ｓ２とを経由して第１直流電源２の負極に至る電流路で電流が還流しつつ、コイルＣ２の入力側部分コイルに、第１直流電源２の電圧Ｖ１に一致もしくはほぼ一致する電圧が瞬時的に印加される（図２の矢印Ｙ３を参照）。   At the same time, as shown by a white arrow Y2, the positive electrode of the first DC power supply 2 reaches the negative electrode of the first DC power supply 2 via the input side partial coil of the coil C2 and the on-state switch element S2. While the current is flowing back in the current path, a voltage that matches or almost matches the voltage V1 of the first DC power supply 2 is instantaneously applied to the input side partial coil of the coil C2 (see the arrow Y3 in FIG. 2).

この時、コイルＣ１，Ｃ２間の相互誘導によって、外部負荷への供給電流の電流路となるコイルＣ１の両端間に、コイルＣ２の入力側部分コイルの印加電圧をα倍に昇圧してなる大きさの誘起電圧（＝α・Ｖ１）が発生する（図２の矢印Ｙ４を参照）。   At this time, due to mutual induction between the coils C1 and C2, the voltage applied to the input side partial coil of the coil C2 is increased by α times between both ends of the coil C1 which is a current path of the supply current to the external load. An induced voltage (= α · V1) is generated (see arrow Y4 in FIG. 2).

ここで、αは、コイルＣ２の入力側部分コイルの巻き数（＝コイルＣ１の入力側部分コイルの巻き数）と、コイルＣ１の巻き数（＝コイルＣ２の巻き数）との比に応じて規定される係数（＞１）である。すなわち、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの巻き数（全体の巻き数）をＮ、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの入力側部分コイルの巻き数をｎとおくと、α＝Ｎ／ｎである。   Here, α is determined according to the ratio between the number of turns of the input-side partial coil of the coil C2 (= the number of turns of the input-side partial coil of the coil C1) and the number of turns of the coil C1 (= the number of turns of the coil C2). It is a defined coefficient (> 1). That is, if the number of turns of the coils C1 and C2 (the total number of turns) is N and the number of turns of the input side partial coils of the coils C1 and C2 is n, α = N / n.

このように、スイッチ素子Ｓ１をオフ状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ２をオン状態とした状況では、コイルＣ１に誘起電圧（＝α・Ｖ１）が瞬時的に発生する。   As described above, when the switch element S1 is turned off and the switch element S2 is turned on, an induced voltage (= α · V1) is instantaneously generated in the coil C1.

また、スイッチ素子Ｓ１をオン状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ２をオフ状態とした状況でも上記と同様である。この状況では、外部負荷に供給される電流は、負極側の出力端子部６ｎから、第２直流電源３、第１直流電源２、変圧器ＴＲ１のコイルＣ２、スイッチ部ＳＤ４のダイオードＤ４及び正極側の出力端子部６ｐを順に通って外部負荷側に流れる。   The same applies to the situation where the switch element S1 is turned on and the switch element S2 is turned off. In this situation, the current supplied to the external load is supplied from the negative output terminal 6n to the second DC power supply 3, the first DC power supply 2, the coil C2 of the transformer TR1, the diode D4 of the switch SD4, and the positive side. Flows through the output terminal portion 6p in order to the external load side.

同時に、第１直流電源２の正極から、コイルＣ１の入力側部分コイルと、オン状態のスイッチ素子Ｓ１とを経由して第１直流電源２の負極に至る電流路で電流が還流しつつ、コイルＣ２に誘起電圧（＝α・Ｖ１）が瞬時的に発生する。   At the same time, while the current is flowing back from the positive electrode of the first DC power supply 2 to the negative electrode of the first DC power supply 2 via the input side partial coil of the coil C1 and the ON-state switch element S1, the coil An induced voltage (= α · V1) is instantaneously generated in C2.

従って、スイッチ素子Ｓ１をオフ状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ２をオン状態とした状況と、スイッチ素子Ｓ１をオン状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ２をオフ状態とした状況とのいずれの状況でも、第１直流電源２の負極と、正極側の出力端子部６ｐとの間に、図２に示す如く、第１直流電源２の電圧Ｖ１を昇圧してなる電圧（＝Ｖ１＋α・Ｖ１＝（１＋α）・Ｖ１）が発生する。そして、この昇圧電圧を、第２直流電源３の電圧Ｖ２に加え合わせた電圧Ｖout（＝（１＋α）・Ｖ１＋Ｖ２）（又はこれにほぼ一致する電圧）が出力端子部６ｐ，６ｎの間に生成されることとなる。なお、この電圧Ｖoutは、平滑コンデンサ７により平滑化される。   Therefore, in both the situation where the switch element S1 is turned off and the switch element S2 is turned on, and the situation where the switch element S1 is turned on and the switch element S2 is turned off, As shown in FIG. 2, a voltage (= V1 + α · V1 = (1 + α) ·) obtained by boosting the voltage V1 of the first DC power supply 2 between the negative electrode of the DC power supply 2 and the output terminal 6p on the positive electrode side. V1) occurs. Then, a voltage Vout (= (1 + α) · V1 + V2) obtained by adding the boosted voltage to the voltage V2 of the second DC power supply 3 (or a voltage substantially matching this) is generated between the output terminal portions 6p and 6n. The Rukoto. The voltage Vout is smoothed by the smoothing capacitor 7.

補足すると、上記電圧Ｖout（＝（１＋α）・Ｖ１＋Ｖ２）は、より詳しくは、出力端子部６ｐ，６ｎの間に生成し得る瞬時的な最大電圧である。該電圧Ｖoutを平滑コンデンサ７により平滑化してなる電圧は、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２のそれぞれのオンオフのデューティ、あるいは、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２を交互にオンオフさせる周期を調整することで、可変的に制御することが可能である。   Supplementally, the voltage Vout (= (1 + α) · V1 + V2) is, more specifically, an instantaneous maximum voltage that can be generated between the output terminals 6p and 6n. The voltage obtained by smoothing the voltage Vout by the smoothing capacitor 7 is variably controlled by adjusting the on / off duty of each of the switching elements S1 and S2 or the cycle of alternately turning on and off the switching elements S1 and S2. It is possible to

かかる電圧変換器４の動作によれば、電圧変換器４での昇圧動作のために、第１直流電源２には、外部負荷への供給電流（＝第２直流電源３の通電電流）と、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの入力側部分コイルを通る還流電流とを合わせた電流（＞外部負荷への供給電流）よりも大きな電流が流れるものの、該第１直流電源２は、出力密度が高い蓄電器より構成されている。   According to the operation of the voltage converter 4, the first DC power supply 2 supplies a current supplied to an external load (= a current supplied to the second DC power supply 3) to the first DC power supply 2 for the boosting operation in the voltage converter 4. Although a current larger than a current (> supply current to an external load) which is a sum of a return current passing through the input side partial coils of the coils C1 and C2 flows, the first DC power supply 2 has a high output density. It is composed of

このため、第１直流電源２の急激な電圧低下や劣化の進行が生じるのを回避しつつ、安定性の高い電圧で大きな電流を通電することができる。   For this reason, a large current can be supplied at a highly stable voltage while avoiding abrupt voltage drop and deterioration of the first DC power supply 2.

ひいては、第２直流電源３の定格電流（最大許容電流）に近い大きな電流を外部負荷に供給する状況であっても、第１直流電源２及び第２直流電源３の総和の電圧（＝Ｖ１＋Ｖ２）よりも高い電圧Ｖoutを出力端子部６ｐ，６ｎから出力することができる。従って、出力端子部６ｐ，６ｎから大きな電力を外部負荷に供給することができる。   As a result, even when a large current close to the rated current (maximum allowable current) of the second DC power supply 3 is supplied to the external load, the total voltage of the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 (= V1 + V2) A higher voltage Vout can be output from the output terminals 6p and 6n. Therefore, large power can be supplied to the external load from the output terminal units 6p and 6n.

また、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２のオンオフを交互に行うことで、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれにおける誘起電圧（＝α・Ｖ１）の発生が交互に行われることとなるので、出力端子部６ｐ，６ｎの間に生成される電圧Ｖoutを、リップルの少ない安定性の高い電圧にすることができる。   Further, by alternately turning on and off the switch elements S1 and S2, the generation of the induced voltage (= α · V1) in each of the coils C1 and C2 is performed alternately, so that the output terminals 6p and 6n The voltage Vout generated therebetween can be a voltage with little ripple and high stability.

また、第２直流電源３は、エネルギー密度が高い蓄電器により構成されているので、第２直流電源３は、大容量の電源にすることができる。このため、外部負荷に適切に電力を供給し得る期間（ひいては、車両の航続可能距離）を長くすることができる。   In addition, since the second DC power supply 3 is configured by a capacitor having a high energy density, the second DC power supply 3 can be a large-capacity power supply. For this reason, it is possible to lengthen a period in which electric power can be appropriately supplied to the external load (and, consequently, a cruising distance of the vehicle).

補足すると、第１直流電源２及び第２直流電源３に回生電力を充電する場合には、制御部８は、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ２を上記の如く交互にオンオフさせることに併せて、スイッチ素子Ｓ３，Ｓ４のオンオフを交互に行うように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を制御する。   Supplementally, when charging the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 with regenerative power, the control unit 8 alternately turns on and off the switch elements S1 and S2 as described above, , S4 are controlled alternately so that the switch elements S1 to S4 are turned on and off alternately.

この場合、より詳しくは、スイッチ素子Ｓ１をオン状態にする状況で、スイッチ素子Ｓ３がオフ状態で、且つスイッチ素子Ｓ４がオン状態になり、スイッチ素子Ｓ２をオン状態にする状況で、スイッチ素子Ｓ４がオフ状態で、且つスイッチ素子Ｓ３がオン状態となるように、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を制御する。   In this case, more specifically, when the switch element S1 is turned on, the switch element S3 is turned off, the switch element S4 is turned on, and the switch element S2 is turned on, the switch element S4 is turned on. The switch elements S1 to S4 are controlled such that is turned off and the switch element S3 is turned on.

このようにすることにより、出力端子部６ｐ，６ｓに外部負荷側から供給される回生電力の電圧が、電圧変換器４で降圧された上で、第１直流電源２及び第２直流電源３の直列回路に印加され、該第１直流電源２及び第２直流電源３が充電される。   By doing so, the voltage of the regenerative power supplied from the external load side to the output terminal portions 6p and 6s is reduced by the voltage converter 4 and the voltage of the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 is reduced. The first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 are applied to a series circuit, and are charged.

次に、前記充電制御モードでの電源装置Ａ１の動作を図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。第１直流電源２の蓄電電力がある程度少なくなると、制御部８は、充電制御モードの制御処理を実行する。   Next, the operation of the power supply device A1 in the charge control mode will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. When the stored power of the first DC power supply 2 decreases to some extent, the control unit 8 executes a control process in the charge control mode.

この制御処理では、制御部８は、充電回路５のスイッチ素子Ｓ５を周期的にオンオフさせるように該スイッチ素子Ｓ５を制御する。図３Ａは、スイッチ素子Ｓ５をオン状態にした状況を示し、図３Ｂは、スイッチ素子Ｓ５をオン状態からオフ状態に切替えた状況を示している。   In this control process, the control unit 8 controls the switch element S5 of the charging circuit 5 so as to periodically turn on and off the switch element S5. FIG. 3A shows a state where the switch element S5 is turned on, and FIG. 3B shows a state where the switch element S5 is switched from the on state to the off state.

スイッチ素子Ｓ５をオン状態にした状況では、図３Ａに白抜きの矢印Ｙ５で示すように、第２直流電源３の正極からコイルＣ３と、オン状態のスイッチ素子Ｓ５とを経由して第２直流電源３の負極に至る電流路で電流が還流することで、コイルＣ３に電磁エネルギーが蓄えられる。   In a situation where the switch element S5 is turned on, as shown by a white arrow Y5 in FIG. 3A, the second DC power is supplied from the positive electrode of the second DC power supply 3 via the coil C3 and the switch element S5 in the ON state. The current recirculates in the current path leading to the negative electrode of the power supply 3, whereby electromagnetic energy is stored in the coil C3.

次いで、スイッチ素子Ｓ５がオフ状態に切替えられた状況では、コイルＣ３に電流を流し続けるように起電力が発生する。これにより、図３Ｂに白抜きの矢印Ｙ６で示すように、第１直流電源２の負極側から、コイルＣ３と、ダイオードＤ６とを経由して第１直流電源２の正極に至る電流路で電流が還流する。ひいては、コイルＣ３に蓄えられた電磁エネルギーによって、第１直流電源２が充電される。   Next, in a situation where the switch element S5 is switched to the off state, an electromotive force is generated so as to keep the current flowing through the coil C3. As a result, as indicated by a white arrow Y6 in FIG. 3B, the current flows from the negative electrode side of the first DC power supply 2 to the positive electrode of the first DC power supply 2 via the coil C3 and the diode D6. Reflux. As a result, the first DC power supply 2 is charged by the electromagnetic energy stored in the coil C3.

換言すれば、スイッチ素子Ｓ５のオンオフの繰り返しによって、第２直流電源３の蓄電電力が、コイルＣ３を介して第１直流電源２に移送されることとなる。   In other words, the stored power of the second DC power supply 3 is transferred to the first DC power supply 2 via the coil C3 by repeatedly turning on and off the switch element S5.

なお、第１直流電源２の充電量（単位時間当たりの充電量）は、スイッチ素子Ｓ５のオンオフのデューティを調整することで制御し得る。   The amount of charge of the first DC power supply 2 (the amount of charge per unit time) can be controlled by adjusting the on / off duty of the switch element S5.

ここで、第１直流電源２は、第２直流電源３よりもエネルギー密度が低いため、前記昇圧制御モードでの電圧変換器４の動作によって、第１直流電源２の蓄電電力が早期に低下し易いものの、上記充電制御モードでの制御処理によって、エネルギー密度が高い第２直流電源３から第１直流電源２に適宜、蓄電電力を補充できる。   Here, since the first DC power supply 2 has a lower energy density than the second DC power supply 3, the operation of the voltage converter 4 in the step-up control mode causes the stored power of the first DC power supply 2 to decrease early. Although easy, the control processing in the charge control mode makes it possible to appropriately supplement the first DC power supply 2 with the stored power from the second DC power supply 3 having a high energy density.

なお、充電回路５は、ダイオードＤ６を備えるため、第１直流電源２に逆電圧が印加されることが防止される。このため、電気二重層コンデンサにより構成される第１直流電源２を適切に保護することができる。   In addition, since the charging circuit 5 includes the diode D6, application of a reverse voltage to the first DC power supply 2 is prevented. Therefore, the first DC power supply 2 constituted by the electric double layer capacitor can be appropriately protected.

［第２実施形態］
次に、本発明の実施形態としての第２実施形態を図４及び図５を参照して以下に説明する。なお、本実施形態は、一部の構成だけが前記第１実施形態と相違する。このため、本実施形態の説明は、第１実施形態と相違する事項を中心に行い、第１実施形態と同一の事項については説明を省略する。 [Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The present embodiment differs from the first embodiment only in a part of the configuration. Therefore, the description of the present embodiment focuses on matters that are different from the first embodiment, and a description of the same matters as in the first embodiment will be omitted.

図４に示すように、本実施形態の電源装置１Ｂは、第１実施形態の電圧変換器４と同じ構成の電圧変換器４を具備する一方、第１実施形態の充電回路５と異なる構成の充電回路１１を具備する。この充電回路１１は、インダクタとしての２つのコイルＣ４，Ｃ５と、２つのスイッチ素子Ｓ７，Ｓ８と、各スイッチ素子Ｓ７，Ｓ８に各々並列接続された２つの還流ダイオードＤ７，Ｄ８とを備える。以降、充電回路１１の各スイッチ素子Ｓ７，Ｓ８と、対応するダイオードＤ７，Ｄ８との組を、それぞれスイッチ部ＳＤ７，ＳＤ８と称することがある。スイッチ部ＳＤ７，ＳＤ８のそれぞれの構成は、電圧変換器４の各スイッチ部ＳＤ１〜ＳＤ４と同じである。   As shown in FIG. 4, the power supply device 1B of the present embodiment includes a voltage converter 4 having the same configuration as the voltage converter 4 of the first embodiment, but has a configuration different from that of the charging circuit 5 of the first embodiment. A charging circuit 11 is provided. The charging circuit 11 includes two coils C4 and C5 as inductors, two switch elements S7 and S8, and two return diodes D7 and D8 connected in parallel to the switch elements S7 and S8, respectively. Hereinafter, a set of the switch elements S7 and S8 of the charging circuit 11 and the corresponding diodes D7 and D8 may be referred to as switch sections SD7 and SD8, respectively. Each configuration of the switches SD7 and SD8 is the same as each of the switches SD1 to SD4 of the voltage converter 4.

コイルＣ４とスイッチ部ＳＤ７とを直列に接続したものと、コイルＣ５とスイッチ部ＳＤ８とを直列に接続したものとが、第２直流電源３の正極及び負極の間に並列に接続されている。この場合、コイルＣ４，Ｃ５が第２直流電源３の正極側に接続され、スイッチ部ＳＤ７，ＳＤ８が第２直流電源３の負極側に接続されている。   The one in which the coil C4 and the switch unit SD7 are connected in series and the one in which the coil C5 and the switch unit SD8 are connected in series are connected in parallel between the positive electrode and the negative electrode of the second DC power supply 3. In this case, the coils C4 and C5 are connected to the positive side of the second DC power supply 3, and the switches SD7 and SD8 are connected to the negative side of the second DC power supply 3.

なお、スイッチ部ＳＤ７，ＳＤ８のそれぞれのスイッチ素子Ｓ７，Ｓ８の通電可能方向（還流ダイオードＤ７，Ｄ８の逆方向）は、各コイルＣ４，Ｃ５から第２直流電源３の負極に向かう方向である。   The direction in which the switch elements S7 and S8 of the switch sections SD7 and SD8 can be energized (the reverse direction of the freewheel diodes D7 and D8) is the direction from the coils C4 and C5 to the negative electrode of the second DC power supply 3.

そして、本実施形態では、コイルＣ４，Ｃ５は、前記電圧変換器４の変圧器ＴＲ１のコアＣＲ１に巻回されている。この場合、本実施形態では、コイルＣ４に第２直流電源３から通電した時にコイルＣ４の内側で発生する磁束の向きと、変圧器ＴＲ１のコイルＣ１の内側で発生する磁束の向きとが互いに逆向きになると共に、コイルＣ５に第２直流電源３から通電した時にコイルＣ５の内側で発生する磁束の向きと、変圧器ＴＲ１のコイルＣ２の内側で発生する磁束の向きとが互いに逆向きになるように、コイルＣ４，Ｃ５がコアＣＲ１に巻回されている。   In the present embodiment, the coils C4 and C5 are wound around the core CR1 of the transformer TR1 of the voltage converter 4. In this case, in the present embodiment, the direction of the magnetic flux generated inside the coil C4 when the coil C4 is energized from the second DC power supply 3 is opposite to the direction of the magnetic flux generated inside the coil C1 of the transformer TR1. The direction of the magnetic flux generated inside the coil C5 when the coil C5 is energized from the second DC power supply 3 is opposite to the direction of the magnetic flux generated inside the coil C2 of the transformer TR1. Thus, the coils C4 and C5 are wound around the core CR1.

また、コイルＣ４，Ｃ５の巻き数は、互いに同一であると共に、前記変圧器ＴＲ１のコイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの入力側部分コイルの巻き数の１／β倍（βについては後述する）の巻き数である。   The number of turns of the coils C4 and C5 is the same as each other, and the number of turns of 1 / β times (β will be described later) of the number of turns of the input side partial coils of the coils C1 and C2 of the transformer TR1. Is a number.

また、本実施形態では、制御部８は、充電制御モードにおいては、上記の如く構成された充電回路１１のスイッチ素子Ｓ７，Ｓ８を制御するように構成されている。   In the present embodiment, the control unit 8 is configured to control the switch elements S7 and S8 of the charging circuit 11 configured as described above in the charge control mode.

本実施形態の電源装置１Ｂは、以上説明した事項以外は、第１実施形態と同じである。   The power supply device 1B of the present embodiment is the same as the first embodiment except for the matters described above.

補足すると、前記コイルＣ４、コイルＣ５、スイッチ素子Ｓ７、スイッチ素子Ｓは、それぞれ、本発明における第１充電用コイル、第２充電用コイル、第１充電用スイッチ素子、第２充電用スイッチ素子に相当する。また、本実施形態では、電圧変換器４に備えられたダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ本発明における充電回路に係るダイオードに相当する。   Supplementally, the coil C4, the coil C5, the switch element S7, and the switch element S are respectively referred to as a first charging coil, a second charging coil, a first charging switch element, and a second charging switch element in the present invention. Equivalent to. In the present embodiment, the diodes D1 and D2 provided in the voltage converter 4 correspond to the diodes according to the charging circuit of the present invention, respectively.

かかる電源装置１Ｂでは、昇圧制御モードでの制御処理及び電圧変換器４の動作は、第１実施形態と同じである。   In the power supply device 1B, the control processing in the boost control mode and the operation of the voltage converter 4 are the same as those in the first embodiment.

一方、充電制御モードでは、制御部８は、充電回路１１のスイッチ素子Ｓ７，Ｓ８を交互にオンオフさせるように制御する。すなわち、制御部８は、スイッチ素子Ｓ８をオフ状態としつつ、スイッチ素子Ｓ７をオン状態にすることと、スイッチ素子Ｓ７とオフ状態としつつ、スイッチ素子Ｓ８をオン状態にすることとを交互に周期的に繰り返すように、スイッチ素子Ｓ７，Ｓ８を制御する。   On the other hand, in the charging control mode, the control unit 8 controls the switching elements S7 and S8 of the charging circuit 11 to be turned on and off alternately. That is, the control unit 8 alternately sets the switch element S8 to the on state while turning off the switch element S8, and alternately sets the switch element S8 to the on state while setting the switch element S7 to the off state. The switching elements S7 and S8 are controlled so as to be repeated repeatedly.

ここで、図５は、例えば、スイッチ素子Ｓ７をオン状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ８をオフ状態とした状況を表している。   Here, FIG. 5 illustrates a situation where, for example, the switch element S7 is turned on and the switch element S8 is turned off.

この状況では、図５に白抜きの矢印Ｙ７で示すように、第２直流電源３の正極からコイルＣ４と、オン状態のスイッチ素子Ｓ７と経由して第２直流電源３の負極に至る電流路で電流が還流しつつ、コイルＣ４に、第２直流電源３の電圧Ｖ２に一致もしくはほぼ一致する電圧が瞬時的に印加される（図５の矢印Ｙ９を参照）。   In this situation, as shown by a white arrow Y7 in FIG. 5, a current path from the positive electrode of the second DC power supply 3 to the negative electrode of the second DC power supply 3 via the coil C4 and the on-state switch element S7. While the current is flowing back, a voltage that matches or almost matches the voltage V2 of the second DC power supply 3 is instantaneously applied to the coil C4 (see the arrow Y9 in FIG. 5).

この時、コイルＣ４と、変圧器ＴＲ１のコイルＣ１との間の相互誘導によって、コイルＣ１の入力側部分コイルに、コイルＣ４の印加電圧をβ倍の大きさの誘起電圧（＝β・Ｖ２）が瞬時的に発生する（図５の矢印Ｙ１０を参照）。   At this time, due to mutual induction between the coil C4 and the coil C1 of the transformer TR1, the applied voltage of the coil C4 is applied to the input side partial coil of the coil C1 by an induced voltage (= β · V2) having a magnitude of β times. Occurs instantaneously (see arrow Y10 in FIG. 5).

ここで、βは、コイルＣ４の巻き数（＝コイルＣ５の巻き数）と、コイルＣ１の入力側部分コイルの巻き数（＝コイルＣ２の入力側部分コイルの巻き数）との比に応じて規定される係数である。すなわち、コイルＣ４，Ｃ５のそれぞれの巻き数をｍ、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの入力側部分コイルの巻き数をｎとおくと、β＝ｎ／ｍである。   Here, β is determined according to the ratio between the number of turns of the coil C4 (= the number of turns of the coil C5) and the number of turns of the input side partial coil of the coil C1 (= the number of turns of the input side partial coil of the coil C2). This is a specified coefficient. That is, if the number of turns of each of the coils C4 and C5 is m and the number of turns of each of the input side partial coils of the coils C1 and C2 is n, β = n / m.

そして、本実施形態では、係数βの値が、第１直流電源２の満充電時の電圧Ｖ１（定格電圧）と第２直流電源３の満充電時の電圧Ｖ２（定格電圧）との比（＝Ｖ１／Ｖ２）に一致もしくはほぼ一致するように、コイルＣ４，Ｃ５のそれぞれの巻き数ｍと、コイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの入力側部分コイルの巻き数ｎとの比（＝ｎ／ｍ）が設定されている。   In the present embodiment, the value of the coefficient β is the ratio of the voltage V1 (rated voltage) when the first DC power supply 2 is fully charged to the voltage V2 (rated voltage) when the second DC power supply 3 is fully charged (rated voltage). = V1 / V2), the ratio (= n / m) between the number m of turns of each of the coils C4 and C5 and the number n of turns of each of the input side partial coils of the coils C1 and C2. Is set.

このため、コイルＣ１の入力側部分コイルに瞬時的に発生する誘起電圧（＝β・Ｖ２）は、第１直流電源２の定格電圧と同一もしくはほぼ同一の大きさの電圧となる。   Therefore, the induced voltage (= β · V2) instantaneously generated in the input side partial coil of the coil C1 is the same or almost the same magnitude as the rated voltage of the first DC power supply 2.

また、該誘起電圧（＝β・Ｖ２）は、図５に矢印Ｙ１０で示すように、コイルＣ１の途中部Ｃ１ａから第１直流電源２側に向かう方向の電圧となる。   The induced voltage (= β · V2) is a voltage in a direction from the middle part C1a of the coil C1 toward the first DC power supply 2, as indicated by an arrow Y10 in FIG.

このため、図５に白抜きの矢印Ｙ８で示すように、コイルＣ１の第１直流電源２側の一端から、第１直流電源２及びスイッチ部ＳＤ１のダイオードＤ１を経由してコイルＣ１の途中部Ｃ１ａに至る電流路で電流が還流し、この電流により第１直流電源２が充電される。   For this reason, as shown by a white arrow Y8 in FIG. 5, the one end of the coil C1 on the side of the first DC power supply 2 passes through the first DC power supply 2 and the diode D1 of the switch unit SD1, and the middle of the coil C1. The current flows back in the current path leading to C1a, and the first DC power supply 2 is charged by this current.

また、スイッチ素子Ｓ８をオン状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ７をオフ状態とした状況でも上記と同様である。この状況では、第２直流電源３の正極からコイルＣ５と、オン状態のスイッチ素子Ｓ８と経由して第２直流電源３の負極に至る電流路で電流が還流しつつ、コイルＣ５に、第２直流電源３の電圧Ｖ２に一致もしくはほぼ一致する電圧が瞬時的に印加される。   The same applies to the situation where the switch element S8 is turned on and the switch element S7 is turned off. In this situation, while the current is flowing back from the positive electrode of the second DC power supply 3 to the negative electrode of the second DC power supply 3 via the coil C5 and the on-state switching element S8, the second current flows through the coil C5. A voltage that matches or almost matches the voltage V2 of the DC power supply 3 is applied instantaneously.

さらにこれに応じて、変圧器ＴＲ１のコイルＣ２の入力側部分コイルに、Ｖ２のβ倍の誘起電圧（＝β・Ｖ２）が発生する。そして、この誘起電圧に応じて、コイルＣ２の第１直流電源２側の一端から、第１直流電源２及びスイッチ部ＳＤ２のダイオードＤ２を経由してコイルＣ２の途中部Ｃ２ａに至る電流路で電流が還流し、この電流により第１直流電源２が充電される。   In response to this, an induced voltage (= β · V2) that is β times V2 is generated in the input side partial coil of the coil C2 of the transformer TR1. Then, in response to the induced voltage, a current flows from one end of the coil C2 on the first DC power supply 2 side to a middle path C2a of the coil C2 via the first DC power supply 2 and the diode D2 of the switch section SD2. Reflux, and this current charges the first DC power supply 2.

従って、スイッチ素子Ｓ７をオン状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ８をオフ状態とした状況と、スイッチ素子Ｓ８をオン状態とし、且つ、スイッチ素子Ｓ７をオフ状態とした状況とのいずれの状況でも、コイルＣ１又はＣ２の入力側部分コイルに発生する誘起電圧に応じて流れる電流によって、第１直流電源２が充電される。   Therefore, in both the situation where the switch element S7 is turned on and the switch element S8 is turned off, and the situation where the switch element S8 is turned on and the switch element S7 is turned off, The first DC power supply 2 is charged by a current flowing according to an induced voltage generated in the input side partial coil of C1 or C2.

換言すれば、スイッチ素子Ｓ７，Ｓ８を交互にオンオフさせることを繰り返すことによって、第２直流電源３の蓄電電力が、コイルＣ４又はＣ５と、コイルＣ１又はＣ２の入力側部分コイルとを介して第１直流電源２に移送されることとなる。   In other words, by repeatedly turning on and off the switching elements S7 and S8 alternately, the stored power of the second DC power supply 3 is transferred to the second DC power supply 3 via the coil C4 or C5 and the input side partial coil of the coil C1 or C2. 1 is transferred to the DC power supply 2.

なお、第１直流電源２の充電量（単位時間当たりの充電量）は、スイッチ素子Ｓ７，Ｓ８のそれぞれのオンオフのデューティ、あるいは、スイッチ素子Ｓ７，Ｓ８を交互にオンオフさせる周期を調整することで制御し得る。   The charge amount (charge amount per unit time) of the first DC power supply 2 is adjusted by adjusting the on / off duty of each of the switch elements S7 and S8 or the cycle of turning on and off the switch elements S7 and S8 alternately. You can control.

このように、本実施形態によれば、上記した充電制御モードでの制御処理によって、第１実施形態の場合と同様に、エネルギー密度が高い第２直流電源３から第１直流電源２に適宜、蓄電電力を補充できる。   As described above, according to the present embodiment, the control processing in the charge control mode described above appropriately switches the energy density from the second DC power supply 3 having a high energy density to the first DC power supply 2 as in the case of the first embodiment. It can replenish the stored power.

また、本実施形態では、変圧器ＴＲ１のコアＣＲ１が、充電回路１１のコイルＣ４，Ｃ５を巻回するコアとして使用されている。すなわち、コアＣＲ１は、電圧変換器４及び充電回路１１の共通の構成要素として使用される。このため、電源装置１Ｂをコンパクトに構成することができる。   In the present embodiment, the core CR1 of the transformer TR1 is used as a core for winding the coils C4 and C5 of the charging circuit 11. That is, the core CR1 is used as a common component of the voltage converter 4 and the charging circuit 11. Therefore, the power supply device 1B can be made compact.

さらに、２つのコイルＣ４，Ｃ５を用いて、変圧器ＴＲ１の２つのコイルＣ１，Ｃ２のそれぞれの入力側部分コイルに交互に誘起電圧を発生させるため、第１直流電源２に流入する電流のリップルを低減して、該電流の安定性を高めることができる。このため、第１直流電源２の充電電流の変動が少ないものとなって、該第１直流電源２を構成する蓄電器の劣化の進行を極力抑制することができる。   Furthermore, since the two coils C4 and C5 are used to alternately generate an induced voltage in the input side partial coils of the two coils C1 and C2 of the transformer TR1, the ripple of the current flowing into the first DC power supply 2 is generated. And the stability of the current can be increased. For this reason, the variation of the charging current of the first DC power supply 2 is small, and the progress of deterioration of the capacitor constituting the first DC power supply 2 can be suppressed as much as possible.

なお、本実施形態では、前記係数βの値（＝ｎ／ｍ）が、第１直流電源２の満充電時の電圧Ｖ１（定格電圧）と第２直流電源３の満充電時の電圧Ｖ２（定格電圧）との比（＝Ｖ１／Ｖ２）に一致もしくはほぼ一致するように、コイルＣ４，Ｃ５のそれぞれの巻き数ｍを設定した。ただし、コイルＣ４，Ｃ５のそれぞれの巻き数ｍを係数βの値（＝ｎ／ｍ）が、上記電圧比（＝Ｖ１／Ｖ２）よりも大きくなるように設定してもよい。   In the present embodiment, the value of the coefficient β (= n / m) is determined by the voltage V1 (rated voltage) when the first DC power supply 2 is fully charged and the voltage V2 (rated voltage) when the second DC power supply 3 is fully charged. The number of turns m of each of the coils C4 and C5 was set so as to match or almost match the ratio (= V1 / V2) with the rated voltage. However, the number m of turns of each of the coils C4 and C5 may be set so that the value of the coefficient β (= n / m) is larger than the voltage ratio (= V1 / V2).

すなわち、コイルＣ４，Ｃ５のそれぞれの巻き数ｍを上記実施形態よりも少なくしてもよい。このようにすることにより、第１直流電源２の充電を可能としつつ、変圧器ＴＲ１のコアＣＲ１をより一層小型にすることができる。   That is, the number m of turns of each of the coils C4 and C5 may be smaller than that in the above embodiment. By doing so, it is possible to further reduce the size of the core CR1 of the transformer TR1 while enabling charging of the first DC power supply 2.

また、本実施形態では、充電回路５に２つのコイルＣ４，Ｃ５と２つのスイッチ素子Ｓ７，Ｓ８とを備えた。ただし、コイルＣ４及びスイッチ素子Ｓ７の組と、コイルＣ５及びスイッチ素子Ｓ８の組とのうちの一方の組だけを備えるようにしてもよい。この場合には、充電制御モードにおいて、当該一方の組のスイッチ素子Ｓ７又はＳ８のオンオフを周期的に行うことで、第１コイルＣ１及び第２コイルＣ２の一方の部分コイルに生じる誘起電圧によって、第１直流電源２が充電されることとなる。   In the present embodiment, the charging circuit 5 includes two coils C4 and C5 and two switching elements S7 and S8. However, only one of the set of the coil C4 and the switch element S7 and the set of the coil C5 and the switch element S8 may be provided. In this case, in the charging control mode, by periodically turning on and off the one set of switch elements S7 or S8, the induced voltage generated in one of the first coil C1 and the second coil C2 causes The first DC power supply 2 will be charged.

［第３実施形態］
次に、本発明の実施形態としての第３実施形態を図６を参照して以下に説明する。なお、本実施形態は、一部の構成だけが前記第２実施形態と相違する。このため、本実施形態の説明は、第２実施形態と相違する事項を中心に行い、第２実施形態と同一の事項については説明を省略する。 [Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This embodiment differs from the second embodiment only in a part of the configuration. For this reason, the description of the present embodiment will focus on matters that are different from the second embodiment, and a description of the same matters as in the second embodiment will be omitted.

前記第２実施形態の電源装置１Ｂでは、第１直流電源２及び第２直流電源３に回生電力を充電する場合に、コイルＣ４又はＣ５で誘起される電圧により第２直流電源３が充電されることとなるが、本実施形態の電源装置１Ｂ’は、かかる第２直流電源３の充電を防止し得るように構成されている。   In the power supply device 1B of the second embodiment, when charging the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 with regenerative power, the second DC power supply 3 is charged by the voltage induced by the coil C4 or C5. In other words, the power supply device 1B ′ of the present embodiment is configured to prevent the charging of the second DC power supply 3.

さらに詳細には、電源装置１Ｂ’は、制御部８により制御可能なスイッチ素子Ｓ１１と、ダイオードＤ１１とを並列に接続してなるスイッチ部（以降、スイッチ部ＳＤ１１という）をさらに備える。スイッチ部ＳＤ１１の構成は、前記スイッチ部ＳＤ１等と同じである。   More specifically, the power supply device 1B 'further includes a switch unit (hereinafter, referred to as a switch unit SD11) in which a switch element S11 controllable by the control unit 8 and a diode D11 are connected in parallel. The configuration of the switch unit SD11 is the same as the switch unit SD1 and the like.

そして、スイッチ部ＳＤ１１が、コイルＣ４，Ｃ５と、第２直流電源３との間で電流を還流させる電流路（詳しくは、第２直流電源３の正極から、コイルＣ４及びスイッチ部ＳＤ７の直列回路、又はコイルＣ５及びスイッチ部ＳＤ８の直列回路を通って第２直流電源３の負極に至る電流路）に介装されている。図示例の電源装置１Ｂ’では、コイルＣ４，Ｃ５のそれぞれの一端がスイッチ部ＳＤ１１を介して第２直流電源３の正極に接続されている。   Then, the switch section SD11 causes a current path for circulating a current between the coils C4 and C5 and the second DC power supply 3 (specifically, a series circuit of the coil C4 and the switch section SD7 from the positive electrode of the second DC power supply 3). Or a current path through the series circuit of the coil C5 and the switch unit SD8 to the negative electrode of the second DC power supply 3). In the illustrated power supply device 1B ', one end of each of the coils C4 and C5 is connected to the positive electrode of the second DC power supply 3 via the switch section SD11.

この場合、スイッチ部ＳＤ１１のダイオードＤ１１の順方向（スイッチ素子Ｓ１１の通電可能方向と逆方向）は、第２直流電源３からコイルＣ４，Ｃ５の一端に向かう方向である。   In this case, the forward direction of the diode D11 of the switch section SD11 (the direction opposite to the direction in which the switch element S11 can be energized) is the direction from the second DC power supply 3 to one end of the coils C4 and C5.

本実施形態の電源装置１Ｂ’の構成は、以上説明した事項以外は、第２実施形態の電源装置１Ｂと同じである。   The configuration of the power supply device 1B 'of the present embodiment is the same as the power supply device 1B of the second embodiment, except for the matters described above.

この電源装置１Ｂ’では、通常、第１直流電源２及び第２直流電源３に回生電力を充電する状況では、スイッチ素子Ｓ１１をオフ状態に維持する。これにより、コイルＣ４，Ｃ５で誘起電圧が発生しても、コイルＣ４又はＣ５から第２直流電源３に充電電流が流れるのが、スイッチ部ＳＤ１１のダイオードＤ１１により阻止される。   In the power supply device 1B ', normally, in a situation where the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 are charged with regenerative power, the switch element S11 is maintained in an off state. Thus, even if an induced voltage is generated in the coils C4 and C5, the charging current from the coil C4 or C5 to the second DC power supply 3 is prevented by the diode D11 of the switch unit SD11.

従って、第１直流電源２及び第２直流電源３に回生電力を充電する場合に、コイルＣ４又はＣ５に誘起される電圧によって、第２直流電源３が充電されるのを防止することができる。なお、第２直流電源３に回生電力を任意で充電する状況で、スイッチ素子Ｓ１１をオン状態にすることも可能である。   Therefore, when charging the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 with regenerative power, it is possible to prevent the second DC power supply 3 from being charged by the voltage induced in the coil C4 or C5. Note that the switch element S11 can be turned on in a state where the second DC power supply 3 is optionally charged with regenerative power.

補足すると、スイッチ部ＳＤ１１は、充電回路１１のスイッチ部ＳＤ７，ＳＤ８と、第２直流電源３の負極及び出力端子部６ｎの間に介装してもよい。   Supplementally, the switch section SD11 may be interposed between the switch sections SD7 and SD8 of the charging circuit 11, the negative electrode of the second DC power supply 3, and the output terminal section 6n.

［第４実施形態］
次に、本発明に関連する参考例の実施形態としての第４実施形態を図７を参照して説明する。なお、本実施形態は、一部の構成だけが前記第１実施形態と相違する。このため、本実施形態の説明は、第１実施形態と相違する事項を中心に行い、第１実施形態と同一の事項については説明を省略する。 [Fourth embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment differs from the first embodiment only in a part of the configuration. Therefore, the description of the present embodiment focuses on matters that are different from the first embodiment, and a description of the same matters as in the first embodiment will be omitted.

図７に示すように、本実施形態の電源装置１Ｃは、第１実施形態の充電回路５と同じ構成の充電回路５を具備する一方、第１実施形態の電圧変換器４と異なる構成の電圧変換器１３を具備する。この電圧変換器１３は、インダクタとしてのコイルＣ６と、２つのスイッチ素子Ｓ９，Ｓ１０と、各スイッチ素子Ｓ９，Ｓ１０に各々並列接続された２つの還流ダイオードＤ９，Ｄ１０とを備える。   As shown in FIG. 7, the power supply device 1C of the present embodiment includes a charging circuit 5 having the same configuration as the charging circuit 5 of the first embodiment, but has a voltage different from that of the voltage converter 4 of the first embodiment. A converter 13 is provided. The voltage converter 13 includes a coil C6 as an inductor, two switch elements S9, S10, and two return diodes D9, D10 connected in parallel to the switch elements S9, S10, respectively.

各スイッチ素子Ｓ９，Ｓ１０は、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ等の半導体スイッチ素子により構成される。そして、還流ダイオードＤ９，Ｄ１０のそれぞれは、各スイッチ素子Ｓ９，Ｓ１０の通電可能方向と逆向きが順方向となるように各スイッチ素子Ｓ９，Ｓ１０に並列に接続されている。以降、電圧変換器１３の各スイッチ素子Ｓ９，Ｓ１０と、対応するダイオードＤ９，Ｄ１０との組を、それぞれスイッチ部ＳＤ９，ＳＤ１０と称することがある。スイッチ部ＳＤ９，ＳＤ１０のそれぞれの構成は、第１実施形態で説明した電圧変換器４の各スイッチ部ＳＤ１〜ＳＤ４と同じである。   Each of the switch elements S9 and S10 is configured by a semiconductor switch element such as an IGBT or an FET. Each of the return diodes D9 and D10 is connected in parallel to each of the switch elements S9 and S10 such that the direction in which the current can flow through the switch elements S9 and S10 is opposite to the forward direction. Hereinafter, a set of the switch elements S9 and S10 of the voltage converter 13 and the corresponding diodes D9 and D10 may be referred to as switch sections SD9 and SD10, respectively. Each configuration of the switch units SD9 and SD10 is the same as each of the switch units SD1 to SD4 of the voltage converter 4 described in the first embodiment.

スイッチ部ＳＤ９，ＳＤ１０は、第１直流電源２の負極と、正極側の出力端子部６ｐとの間に直列に接続されている。なお、スイッチ部ＳＤ９のスイッチ素子Ｓ９の通電可能方向（還流ダイオードＤ９の逆方向）とスイッチ部ＳＤ１０のスイッチ素子Ｓ１０の通電可能方向（還流ダイオードＤ１０の逆方向）とは、いずれも出力端子部６ｐから第１直流電源２の負極に向かう方向である。   The switch sections SD9 and SD10 are connected in series between the negative electrode of the first DC power supply 2 and the output terminal section 6p on the positive electrode side. The direction in which the switch element S9 of the switch section SD9 can be energized (the reverse direction of the freewheel diode D9) and the direction in which the switch element S10 of the switch section SD10 can be energized (the reverse direction of the freewheel diode D10) are both the output terminal 6p To the negative electrode of the first DC power supply 2.

コイルＣ６の一端は、第１直流電源２の正極と同電位（又はほぼ同電位）となるように該正極に接続されている。また、コイルＣ６の他端は、スイッチ部ＳＤ９，ＳＤ１０の間の電流路上のノードに接続されている。換言すれば、コイルＣ６の他端は、スイッチ部ＳＤ９を介して第１直流電源２の負極に接続されると共に、スイッチ部ＳＤ１０を介して出力端子部６ｐに接続されている。   One end of the coil C6 is connected to the positive electrode of the first DC power supply 2 so as to have the same potential (or substantially the same potential) as the positive electrode. The other end of the coil C6 is connected to a node on a current path between the switch sections SD9 and SD10. In other words, the other end of the coil C6 is connected to the negative electrode of the first DC power supply 2 via the switch SD9 and to the output terminal 6p via the switch SD10.

また、本実施形態では、制御部８は、昇圧制御モードにおいては、上記の如く構成された電圧変換器１３のスイッチ素子Ｓ９，Ｓ１０を制御するように構成されている。   In the present embodiment, the control unit 8 is configured to control the switch elements S9 and S10 of the voltage converter 13 configured as described above in the boost control mode.

本実施形態の電源装置１Ｃは、以上説明した事項以外は、第１実施形態と同じである。   The power supply device 1C of the present embodiment is the same as the first embodiment except for the matters described above.

補足すると、第１直流電源２及び第２直流電源３に回生電力を充電しない場合には、スイッチ素子Ｓ１０を省略してよい。   Supplementally, when the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 are not charged with regenerative power, the switch element S10 may be omitted.

かかる電源装置１Ｃでは、充電制御モードでの制御処理及び充電回路５の動作は、第１実施形態と同じである。   In the power supply device 1C, the control processing in the charging control mode and the operation of the charging circuit 5 are the same as those in the first embodiment.

一方、昇圧制御モードでは、制御部８は、充電制御モードでは、制御部８は、電圧変換器１３のスイッチ素子Ｓ９を周期的にオンオフさせるように該スイッチ素子Ｓ９を制御する。   On the other hand, in the boost control mode, the control unit 8 controls the switch element S9 so as to periodically turn on and off the switch element S9 of the voltage converter 13 in the charge control mode.

この場合、スイッチ素子Ｓ９をオン状態にした状況では、外部負荷への供給電流が、負極側の出力端子部６ｎから、第２直流電源３、第１直流電源２、コイルＣ６、スイッチ部ＳＤ１０のダイオードＤ１０及び正極側の出力端子部６ｐを順に通って外部負荷側に流れる。同時に、第１直流電源２の正極からコイルＣ６及びオン状態のスイッチ素子Ｓ９を経由して第１直流電源２の負極に至る電流路で電流が還流することで、コイルＣ６に電磁エネルギーが蓄えられる。   In this case, when the switch element S9 is turned on, the current supplied to the external load is supplied from the negative output terminal 6n to the second DC power supply 3, the first DC power supply 2, the coil C6, and the switch SD10. The current flows to the external load side through the diode D10 and the output terminal portion 6p on the positive electrode side in order. At the same time, current flows back from the positive electrode of the first DC power supply 2 to the negative electrode of the first DC power supply 2 via the coil C6 and the on-state switch element S9, so that electromagnetic energy is stored in the coil C6. .

次いで、スイッチ素子Ｓ９がオン状態からオフ状態に切替えられた状況では、コイルＣ６に、第１直流電源２側からスイッチ部ＳＤ１０側に向かう電圧が誘起されることで、第１直流電源２の負極と正極側の出力端子部６ｐとの間に、第１直流電源２の電圧Ｖ１を昇圧してなる電圧（＞Ｖ１）が発生する。そして、この昇圧電圧を、第２直流電源３の電圧Ｖ２に加え合わせた電圧Ｖout（＞Ｖ１＋Ｖ２）が、出力端子部６ｐ，６ｎの間に生成される。   Next, in a situation where the switch element S9 is switched from the on state to the off state, a voltage is induced in the coil C6 from the first DC power supply 2 side to the switch section SD10 side, so that the negative electrode of the first DC power supply 2 A voltage (> V1) generated by boosting the voltage V1 of the first DC power supply 2 is generated between the output terminal 6p on the positive electrode side. Then, a voltage Vout (> V1 + V2) obtained by adding the boosted voltage to the voltage V2 of the second DC power supply 3 is generated between the output terminal portions 6p and 6n.

これにより、出力端子部６ｐ，６ｎの間に、第１直流電源２及び第２直流電源３の総和の電圧（＝Ｖ１＋Ｖ２）よりも高い電圧Ｖoutが生成されることとなる。   As a result, a voltage Vout higher than the total voltage (= V1 + V2) of the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 is generated between the output terminals 6p and 6n.

なお、出力端子部６ｐ，６ｎの間の電圧Ｖout（平滑化した電圧）は、スイッチ素子Ｓ９のオンオフのデューティを調整することで可変的に制御し得る。   The voltage Vout (smoothed voltage) between the output terminals 6p and 6n can be variably controlled by adjusting the on / off duty of the switch element S9.

かかる電圧変換器１３の動作によれば、電圧変換器１３での昇圧動作のために、第１直流電源２には、スイッチ素子Ｓ９のオン状態で、外部負荷への供給電流（＝第２直流電源３の通電電流）よりも大きな電流が流れるものの、該第１直流電源２は、出力密度が高い蓄電器より構成されているため、第１直流電源２の急激な電圧低下や劣化の進行が生じるのを回避しつつ、大きな電流を通電することができる。   According to the operation of the voltage converter 13, the first DC power supply 2 supplies a current supplied to an external load (= the second DC Although the current flowing through the first DC power supply 2 is higher than the current flowing through the power supply 3, the first DC power supply 2 is formed of a capacitor having a high output density. A large current can be supplied while avoiding the problem.

ひいては、第１実施形態と同様に、第２直流電源３の定格電流（最大許容電流）に近い大きな電流を外部負荷に供給する状況であっても、第１直流電源２及び第２直流電源３の総和の電圧（＝Ｖ１＋Ｖ２）よりも高い電圧Ｖoutを出力端子部６ｐ，６ｎから出力することができる。   As a result, similarly to the first embodiment, even in a situation where a large current close to the rated current (maximum allowable current) of the second DC power supply 3 is supplied to the external load, the first DC power supply 2 and the second DC power supply 3 Can be output from the output terminals 6p and 6n. The voltage Vout is higher than the total voltage (= V1 + V2).

また、スイッチ素子Ｓ９のオンオフ制御だけで、昇圧動作を行うことができるので、電圧変換器１３を小型且つ簡易な構成のものとすることができるとともに、該昇圧動作を簡易な制御処理で実現できる。   In addition, since the boosting operation can be performed only by the on / off control of the switch element S9, the voltage converter 13 can have a small and simple configuration, and the boosting operation can be realized by a simple control process. .

なお、以上説明した各実際形態では第２直流電源３の正極に第１直流電源の負極を接続する構成の電源装置１Ａ〜１Ｃを示した。ただし、第２直流電源３の負極に第１直流電源の正極を接続した電源装置を構成することもできる。この場合には、出力端子部６ｐ，６ｎのうちの正極側の出力端子部６ｐが第２直流電源３の正極に接続され、負極側の出力端子部６ｎが電圧変換器４又は１３に接続されることとなる。   In each of the actual embodiments described above, the power supply devices 1A to 1C having the configuration in which the positive electrode of the second DC power supply 3 is connected to the negative electrode of the first DC power supply are shown. However, a power supply device in which the negative electrode of the second DC power supply 3 is connected to the positive electrode of the first DC power supply can also be configured. In this case, the output terminal portion 6p on the positive electrode side of the output terminal portions 6p and 6n is connected to the positive electrode of the second DC power supply 3, and the output terminal portion 6n on the negative electrode side is connected to the voltage converter 4 or 13. The Rukoto.

１Ａ，１Ｂ，１Ｂ’，１Ｃ…電源装置、２…第１直流電源、３…第２直流電源、４，１３…電圧変換器、５，１１…充電回路、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９…スイッチ素子、ＴＲ１…変圧器、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６…コイル（インダクタ）、ＣＲ１…コア、Ｄ６，Ｄ１，Ｄ２…ダイオード。
1A, 1B, 1B ', 1C power supply device, 2 first DC power supply, 3 second DC power supply, 4, 13 voltage converter, 5, 11 charging circuit, S1, S2, S5, S7, S8 , S9: switch element, TR1: transformer, C1, C2, C3, C4, C5, C6: coil (inductor), CR1: core, D6, D1, D2: diode.

Claims (7)

充電可能な蓄電器によりそれぞれ構成され、直列に接続された第１直流電源及び第２直流電源と、
インダクタ及びスイッチ素子を含み、前記スイッチ素子のオンオフの制御により前記第１直流電源の電圧を変換するように該第１直流電源に接続された電圧変換器と、
前記第２直流電源の正極及び負極のうちの前記第１直流電源側の極と反対側の極と、前記電圧変換器とにそれぞれ接続された一対の出力端子部と、
前記スイッチ素子のオンオフを制御する制御部と、
前記第２直流電源の蓄電電力により前記第１直流電源を充電する充電回路とを備え、
前記第２直流電源の電圧に、前記電圧変換器により前記第１直流電源の電圧を変換してなる変換電圧を加え合わせた合成電圧を前記一対の出力端子部の間に生成するように構成されている電源装置であって、
前記電圧変換器は、前記インダクタとしての第１コイル及び第２コイルを有する変圧器と、前記スイッチ素子としての第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子とを含み、
前記変圧器の前記第１コイルのうちの該第１コイルの一端から途中部までの部分コイルと前記第１スイッチ素子とが前記第１直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されており、
前記変圧器の前記第２コイルのうちの該第２コイルの一端から途中部までの部分コイルと前記第２スイッチ素子とが前記第１直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されており、
前記第１コイル及び第２コイルのそれぞれの他端が、並列接続されたスイッチ素子及びダイオードを介して、又はダイオードを介して前記一対の出力端子部のうちの一方の出力端子部に接続されており、
前記充電回路は、前記第２直流電源の正極及び負極の間に直列に接続されたコイル及びスイッチ素子である充電用コイル及び充電用スイッチ素子を含み、該充電用コイルは、前記第２直流電源からの通電時に、前記変圧器の前記第１コイル及び前記第２コイルの一方のコイルとの相互誘導によって当該一方のコイルの前記部分コイルに前記第１直流電源を充電可能な電圧が誘起されるように、前記第１コイル及び前記第２コイルが巻回されているコアに巻回されており、
前記電圧変換器の第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子のうち、前記変圧器の前記一方のコイルに直列に接続されたスイッチ素子には、該一方のコイルの部分コイルと前記第２直流電源との間で該第２直流電源の充電電流を流す方向を順方向とするダイオードが並列に接続されており、
前記制御部は、前記第１スイッチ素子及び第２スイッチ素子を交互にオンオフさせる機能と、前記充電用スイッチ素子のオンオフを制御する機能とを有するように構成されていることを特徴とする電源装置。 Each constituted by rechargeable storage battery, a first DC power source and a second DC power source connected in series,
A voltage converter including an inductor and a switch element, connected to the first DC power supply so as to convert the voltage of the first DC power supply by controlling on / off of the switch element;
Of the positive and negative electrodes of the second DC power supply, a pole on the side opposite to the first DC power supply side pole, and a pair of output terminal units respectively connected to the voltage converter,
A control unit that controls on / off of the switch element ;
A charging circuit for charging the first DC power supply with the stored power of the second DC power supply ,
The voltage of the second DC power supply is added to a converted voltage obtained by converting the voltage of the first DC power supply by the voltage converter to generate a combined voltage between the pair of output terminals. a Tei Ru power supplies,
The voltage converter includes a transformer having a first coil and a second coil as the inductor, and a first switch element and a second switch element as the switch element,
A partial coil of the first coil of the transformer from one end to an intermediate portion of the first coil and the first switch element are connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the first DC power supply. ,
A partial coil from one end of the second coil to a middle part of the second coil of the transformer and the second switch element are connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the first DC power supply. ,
The other end of each of the first coil and the second coil is connected to one output terminal of the pair of output terminals via a switch element and a diode connected in parallel or via a diode. Yes,
The charging circuit includes a charging coil and a charging switch element, which are a coil and a switching element connected in series between a positive electrode and a negative electrode of the second DC power supply, and the charging coil includes the second DC power supply. When a current is supplied from the first coil, a voltage capable of charging the first DC power supply is induced in the partial coil of the one coil by mutual induction with one of the first coil and the second coil of the transformer. As described above, the first coil and the second coil are wound around a core around which the first coil and the second coil are wound,
Of the first switch element and the second switch element of the voltage converter, a switch element connected in series to the one coil of the transformer has a partial coil of the one coil and the second DC power supply. And a diode whose forward direction is a direction in which the charging current of the second DC power supply flows is connected in parallel,
The power supply device, wherein the control unit is configured to have a function of alternately turning on and off the first switch element and the second switch element and a function of controlling on and off of the charging switch element. . 請求項１記載の電源装置において、
前記第１コイル及び前記第２コイルのそれぞれの巻き数が互いに同一に設定されていると共に、前記第１コイルの部分コイル及び前記第２コイルの部分コイルのそれぞれの巻き数が互いに同一に設定されていることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 ,
The number of turns of each of the first coil and the second coil is set to be equal to each other, and the number of turns of each of the partial coil of the first coil and the partial coil of the second coil is set to be equal to each other. A power supply device characterized in that: 請求項１又は２記載の電源装置において、
前記充電回路は、前記充電用コイル及び充電用スイッチ素子の組として、第１充電用コイル及び第１充電用スイッチ素子の組と、第２充電用コイル及び第２充電用スイッチ素子の組との２組を備えており、前記第１充電用コイルは、前記第２直流電源からの通電時に、前記変圧器の前記第１コイルとの相互誘導によって該第１コイルの前記部分コイルに前記第１直流電源を充電可能な電圧が誘起されるように前記コアに巻回されており、前記第２充電用コイルは、前記第２直流電源からの通電時に、前記変圧器の前記第２コイルとの相互誘導によって該第２コイルの前記部分コイルに前記第１直流電源を充電可能な電圧が誘起されるように前記コアに巻回されており、
前記電圧変換器の第１スイッチ素子には、前記第１コイルの部分コイルと前記第２直流電源との間で該第２直流電源の充電電流を流す方向を順方向とするダイオードが並列に接続されており、前記電圧変換器の第２スイッチ素子には、前記第２コイルの部分コイルと前記第２直流電源との間で該第２直流電源の充電電流を流す方向を順方向とするダイオードが並列に接続されており、
前記制御部は、前記第１充電用スイッチ素子及び前記第２充電用スイッチ素子を交互にオンオフさせる機能を有することを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2 ,
The charging circuit includes, as a set of the charging coil and the charging switch element, a set of a first charging coil and a first charging switch element, and a set of a second charging coil and a second charging switch element. The first charging coil includes two sets, and the first charging coil is connected to the partial coil of the first coil by the mutual induction with the first coil of the transformer when the second DC power supply is energized. The second charging coil is wound around the core so that a voltage capable of charging the DC power supply is induced, and the second charging coil is connected to the second coil of the transformer when energized from the second DC power supply. Wound around the core such that a voltage capable of charging the first DC power supply is induced in the partial coil of the second coil by mutual induction,
A diode having a forward direction in which a charging current of the second DC power supply flows between the partial coil of the first coil and the second DC power supply is connected in parallel to the first switch element of the voltage converter. The second switch element of the voltage converter includes a diode whose forward direction is a direction in which a charging current of the second DC power supply flows between the partial coil of the second coil and the second DC power supply. Are connected in parallel,
The power supply device, wherein the control unit has a function of alternately turning on and off the first charging switch element and the second charging switch element. 請求項１又は２記載の電源装置において、
前記充電用コイルの巻き数に対する前記一方のコイルの部分コイルの巻き数の比率は、前記第２直流電源の満充電電圧に対する前記第１直流電源の満充電電圧の比率以上に設定されていることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1 or 2 ,
The ratio of the number of turns of the partial coil of the one coil to the number of turns of the charging coil is set to be equal to or higher than the ratio of the full charge voltage of the first DC power supply to the full charge voltage of the second DC power supply. A power supply device characterized by the above-mentioned. 請求項３記載の電源装置において、
前記第１充電用コイルの巻き数に対する前記第１コイルの部分コイルの巻き数の比率と、前記第２充電用コイルの巻き数に対する前記第２コイルの部分コイルの巻き数の比率とは、それぞれ、前記第２直流電源の満充電電圧と前記第１直流電源の満充電電圧との比率
以上に設定されていることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 3 ,
The ratio of the number of turns of the partial coil of the first coil to the number of turns of the first charging coil, and the ratio of the number of turns of the partial coil of the second coil to the number of turns of the second charging coil are respectively A power supply device which is set to have a ratio equal to or higher than a ratio between a full charge voltage of the second DC power supply and a full charge voltage of the first DC power supply. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第１直流電源は、前記第２直流電源よりも出力密度が高い蓄電器により構成され、前記第２直流電源は、前記第１直流電源よりもエネルギー密度が高い蓄電器により構成されていることを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 5 ,
The first DC power supply is constituted by a capacitor having an output density higher than that of the second DC power supply, and the second DC power supply is constituted by a capacitor having an energy density higher than that of the first DC power supply. And power supply. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電源装置を備えることを特徴とする輸送機器。 A transport device comprising the power supply device according to any one of claims 1 to 6 .
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