JPH0666204U - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンに直結された交流機により、エネル
ギーの回生や放出を行う車両用電源装置において、バッ
テリの寿命が短くならないようにすること。 【構成】 エンジン１に交流機２を直結し、制動時に該
交流機を発電機運転してエネルギーを回生し、発進や急
加速のような力行時に回生エネルギーを放出して該交流
機を電動機運転する車両用電源装置に、大容量コンデン
サ１５と昇降圧コンバータ１７とコンバータ制御回路１
９とを設ける。昇降圧コンバータ１７の高圧側端子には
バッテリ１２を接続し、低圧側端子には大容量コンデン
サ１５を接続する。そして、エネルギー回生時やその放
出時に必要となる急速充電や急速放電は、バッテリによ
って行うのではなく、主として大容量コンデンサ１５に
よって行うように、昇降圧コンバータ１７を制御する。
バッテリが急速な充放電にさらされることがなくなるの
で、寿命が縮まることがない。大容量コンデンサは、急
速充電や急速放電を繰り返し行っても、殆ど劣化しな
い。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

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

【０００２】

【従来の技術】

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

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

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

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

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

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

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

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

【００１０】 （第２の従来例） 図８は、従来の車両用電源装置の第２の例を示す図である。図８において、２ ４は電源、２５はコンバータ、２６は平滑用リアクトル、２７は平滑コンデンサ 、２８はインバータ、２９はモータ、３０はコンバータ制御回路、３１はインバ ータ制御回路、４４は抵抗、４５はスイッチング素子、４６はスイッチング制御 回路である。

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

【００１２】 直流は平滑用リアクトル２６，平滑コンデンサ２７により平滑され、インバー タ２８によって交流負荷（ここではモータ２９）に適合した交流に変換される。 インバータ２８は、例えばスイッチング素子とダイオードとの逆並列接続体６組 により構成され、スイッチング素子のスイッチング制御は、インバータ制御回路 ３１によって行われる。

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

【００１４】 なお、車両用電源装置に関係する従来の文献としては、例えば特開平２−2063 01号公報がある。

【００１５】

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

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

【００１７】

【課題を解決するための手段】

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

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

【００１９】

【作 用】

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

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

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

【００２２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 （第１の実施例） 図１は、本考案の車両用電源装置の第１の例を示す図である。符号は図４のも のに対応し、１５は大容量コンデンサ、１６は電流検出器、１７は昇降圧コンバ ータ、１８は電流検出器、１９はコンバータ制御回路である。図４と同じ符号の ものは、同様の動作をするので、その説明は省略する。

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

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

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

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

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

【００２８】 そして、昇降圧コンバータ１７で降圧して大容量コンデンサ１５を充電するが 、満充電になると、大容量コンデンサ１５の電圧Ｖ_L を検出して、これが許容電 圧以上にならないように制御する。また、昇降圧コンバータ１７への高圧側から の入力電流として、インバータ７から流れて来ている電流以上の電流を要求され ると、不足する分はバッテリ１２から流れ出るということになってしまう。それ を防ぐため、そのような場合には高圧側の電圧Ｖ_H を検出し、それがバッテリ１ ２の無負荷電圧以下にはならないよう、昇降圧コンバータ１７の出力（低圧側出 力）を制限する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【００４０】 （第２の実施例） 図９は、本考案の車両用電源装置の第２の例を示す図である。符号は図８のも のに対応し、３２はエネルギー緩衝部、３３は昇降圧コンバータ、３４は大容量 コンデンサ、３５は昇降圧コンバータ制御回路である。エネルギー緩衝部３２は 、昇降圧コンバータ３３と大容量コンデンサ３４とより構成され、昇降圧コンバ ータ３３は、昇降圧コンバータ制御回路３５からの制御信号により制御される。 大容量コンデンサ３４としては、例えば電気二重層コンデンサが用いられる。

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

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

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

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

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

【００４６】 電流Ｉ_L は、矢印のように大容量コンデンサ３４から流れ出る方向に流れるが 、スイッチング素子３８がオフの時には、ダイオード４２を通じてコンデンサ４ ３に流れ、スイッチング素子３８がオンの時には、スイッチング素子３８を通っ て流れる。スイッチング素子３８がオフされた瞬間、それまで流れていた電流に よってリアクトル３７に蓄積されていたエネルギーにより、スイッチング素子３ ８の両端に現れる電圧は高められる。

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

【００４８】 スイッチング素子３８がオフされると、それによる短絡が解かれ、ダイオード ４２，コンデンサ４３へと流れるから、インピーダンスが増大し電流Ｉ_L は減少 する。また、前記したように、スイッチング素子３８両端の電圧は増大するから 、電圧Ｖ₄₃もそれまでより大となる。出力側の電圧Ｖ₄₃の全期間を通じての値は 、次式で表される。 Ｔ_ON＋Ｔ_OFF Ｖ₄₃＝───────Ｖ₃₄ Ｔ_OFF 但し、Ｔ_ON，Ｔ_OFF は、それぞれスイッチング素子３８のオン期間，オフ期間 である。昇圧の度合いは、オンとオフの期間を調節することにより変えられる。 分子は一定期間であるから、分母のＴ_OFF を小にするほどＶ₄₃は大となる。

【００４９】 図１３は、図１０の昇降圧コンバータの降圧時の等価回路である。符号は図１ １のものに対応している。降圧時には、スイッチング素子３８，３９はオフのま まとされ、スイッチング素子４０がオンオフ制御されるから、このような等価回 路となる。。降圧時は、Ｖ₄₃が入力電圧であり、Ｖ₃₄が出力電圧である。従って 、電流Ｉ_L は、矢印のように大容量コンデンサ３４に流れ込む方向に流れる。

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

【００５１】 スイッチング素子３８のオン期間，オフ期間を、それぞれＴ_ON，Ｔ_OFF とする と、出力側の電圧Ｖ₃₄の全期間を通じての値は、次式で表される。 Ｔ_ON Ｖ₃₄＝───────Ｖ₄₃ Ｔ_ON＋Ｔ_OFF 降圧の度合いは、オンとオフの期間を調節することにより変えられる。分母は 一定であるから、分子のＴ_ONを大にするほどＶ₃₄は大となる。

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

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

【００５４】

【考案の効果】

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

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の車両用電源装置の第１の例を示す図

【図２】 本考案の第１の例におけるインバータの具体
的構成の１例を示す図

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

【図４】 従来の車両用電源装置の第１の例を示す図

【図５】 昇降圧コンバータの昇圧動作時の出力特性を
示す図

【図６】 昇降圧コンバータの昇圧動作時の入力特性を
示す図

【図７】 エネルギー回生用交流機部が組み込まれた車
両駆動部を示す図

【図８】 従来の車両用電源装置の第２の例を示す図

【図９】 本考案の車両用電源装置の第２の例を示す図

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

【図１１】 図１０の昇降圧コンバータの昇圧時の等価
回路

【図１２】 図１１の等価回路の昇圧時の動作を説明す
るチャート

【図１３】 図１０の昇降圧コンバータの降圧時の等価
回路

【図１４】 図１３の等価回路の降圧時の動作を説明す
るチャート

【符号の説明】

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

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６０Ｌ 11/18 Ｅ 6821−5Ｈ Ｆ０２Ｂ 61/00 7541−3Ｇ (72)考案者 戸澤 知 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会社 藤沢工場内 (72)考案者 飯田 桂一 藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車株式会社 藤沢工場内 (72)考案者 佐藤 義雄 藤沢市土棚８番地 株式会社いすゞセラミ ックス研究所内 (72)考案者 高山 一弘 東京都大田区東六郷１丁目12番11号 日興 電機工業株式会社内 (72)考案者 西沢 一海 東京都大田区東六郷１丁目12番11号 日興 電機工業株式会社内

Claims (2)

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