JP2002330545A - Power supply - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ回生時のエネルギーを効率良く回収す
ることができ、且つ、バッテリの負荷を平準化すること
のできる電源装置を提供することが課題である。
【解決手段】 力行時には、バッテリEb或いはコンデ
ンサC1に充電された電力をモータM1に供給すると共
に、回生時には、モータM1の回転により発生する電力
を、バッテリEb或いはコンデンサC1に充電する電力
変換回路2を有する。そして、力行時に、コンデンサC
1の充電電圧がVCminよりも小さい場合、及び、回生時
に、コンデンサC1の充電電圧がVCmaxよりも大きい場
合には、バッテリEbのみが電力変換器2に接続された
状態とし、上記の条件以外の場合には、バッテリEbと
コンデンサC1とが電力変換器2と接続された状態とす
る。これにより、バッテリ負荷を平準化することがで
き、且つ回生時の電力を有効に回収することができる。
(57) [Problem] To provide a power supply device capable of efficiently recovering energy at the time of motor regeneration and leveling the load of a battery. A power converter circuit supplies power charged to a battery Eb or a capacitor C1 to a motor M1 during power running, and charges power generated by rotation of the motor M1 to a battery Eb or capacitor C1 during regeneration. Having. And at the time of power running, the capacitor C
1 when the charging voltage is smaller than VCmin, and when the charging voltage of the capacitor C1 is larger than VCmax during regeneration, only the battery Eb is connected to the power converter 2 and the condition other than the above conditions is satisfied. In this case, it is assumed that battery Eb and capacitor C1 are connected to power converter 2. As a result, the battery load can be leveled, and the power during regeneration can be effectively recovered.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電気自動車
用として用いられる電源装置に係り、特に、大容量コン
デンサを用いた電源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply used for an electric vehicle, for example, and more particularly to a power supply using a large-capacity capacitor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来における電源装置として、例えば、
特開平10−84628号公報(以下、従来例という)
に記載されたものが知られている。図22は、該従来例
に記載された電源装置の構成を示す回路図である。同図
に示すように、この電源装置101は、電池102と、
該電池102と直列に接続されるコンデンサ103、及
びスイッチ104と、第1の電力変換器105と、第2
の電力変換器106と、制御回路107と、を有してい
る。2. Description of the Related Art As a conventional power supply device, for example,
JP-A-10-84628 (hereinafter referred to as a conventional example)
Are known. FIG. 22 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device described in the conventional example. As shown in the figure, the power supply device 101 includes a battery 102,
A capacitor 103 and a switch 104 connected in series with the battery 102; a first power converter 105;
, And a control circuit 107.
【0003】この従来技術では、第1の電力変換器10
5と接続されたモータ108の力行運転時には、スイッ
チ104をオンとして、電池102とコンデンサ103
とに蓄えられた電力を第1電力変換器105を介してモ
ータ108へと供給する。In this prior art, the first power converter 10
During power running operation of the motor 108 connected to the switch 5, the switch 104 is turned on, and the battery 102 and the capacitor 103 are turned on.
Is supplied to the motor 108 via the first power converter 105.
【0004】モータ108の回生運転時には、スイッチ
104をオフとして、モータ108で発電された電力を
第1電力変換器105および第2電力変換器106を介
して、コンデンサ103へと供給し、コンデンサ103
を充電するようにしている。During the regenerative operation of the motor 108, the switch 104 is turned off, and the electric power generated by the motor 108 is supplied to the capacitor 103 via the first power converter 105 and the second power converter 106,
To charge.
【0005】従って、この従来技術ではモータ108の
力行運転時には電池102の電力に加えて、コンデンサ
103に蓄えられた電力を用い、モータ108が回生運
転時にはモータ108で発電する電力をコンデンサへと
回収するので、コンデンサに蓄えられた電力を有効に活
用することができ、よって電池の負荷を低減することが
できる。Therefore, in this prior art, the power stored in the capacitor 103 is used in addition to the power of the battery 102 during the power running operation of the motor 108, and the power generated by the motor 108 is recovered to the capacitor during the regenerative operation of the motor 108. Therefore, the power stored in the capacitor can be effectively used, and the load on the battery can be reduced.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電源装置101では、モータ108の回生運
転時には、コンデンサ103のみを充電するように構成
しているので、該コンデンサ103の耐電圧まで充電さ
れた場合には、コンデンサ103の破損を防止するため
に、モータ108による回生を停止するか、或いは回生
エネルギーを消費するための抵抗器を別途設ける必要が
ある。この場合、抵抗器で消費されるエネルギーは損失
となり、有効に回収することができないという欠点があ
る。However, in such a conventional power supply device 101, only the capacitor 103 is charged during the regenerative operation of the motor 108, so that the capacitor 103 is charged up to the withstand voltage. In this case, it is necessary to stop the regeneration by the motor 108 or to separately provide a resistor for consuming the regenerative energy in order to prevent the capacitor 103 from being damaged. In this case, there is a disadvantage that energy consumed by the resistor is lost and cannot be recovered effectively.
【0007】本発明はこのような従来の課題を鑑みてな
されたもので、モータが回生運転時に発電する電力を有
効に回収することの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 conventional problem, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of effectively recovering electric power generated by a motor during regenerative operation.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願請求項1に記載の発明は、電力を充放電可能な
電池と、電力を充放電可能なコンデンサと、前記コンデ
ンサの電圧を検出する電圧検出手段と、少なくとも前記
電池の電力を所定電圧に変換する電力変換手段と、前記
電力変換手段によって変換された電力により力行運転さ
れると共に、回生運転によって発電された電力を前記電
力変換手段へと供給するモータと、前記モータを力行運
転または回生運転するかを制御する運転制御手段と、前
記電池と前記コンデンサとを直列に接続または非接続と
することで、前記電池と前記コンデンサとのそれぞれ
を、前記電力変換手段と接続又は非接続とするスイッチ
手段と、前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出
手段によって検出された前記コンデンサの電圧が所定値
以下の場合に、前記電池と前記コンデンサとを直列に接
続すると共に、前記モータが回生運転され、且つ前記電
圧検出手段によって検出された前記コンデンサの電圧が
所定値よりも大きい場合には、前記電池のみが前記電力
変換手段と接続されるように前記スイッチ手段を制御す
るスイッチ制御手段と、を備えたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application provides a battery capable of charging and discharging power, a capacitor capable of charging and discharging power, and detecting a voltage of the capacitor. Voltage detecting means, power converting means for converting at least the electric power of the battery to a predetermined voltage, and power running operation by the power converted by the power converting means, and converting the power generated by the regenerative operation to the power converting means. A motor supplied to the motor, an operation control means for controlling whether the motor is in a power running operation or a regenerative operation, and by connecting or disconnecting the battery and the capacitor in series, the battery and the capacitor Switch means for connecting or disconnecting each of the power conversion means, and the motor is operated for regenerative operation, and detected by the voltage detection means. When the voltage of the capacitor is equal to or lower than a predetermined value, the battery and the capacitor are connected in series, and the motor is operated for regenerative operation, and the voltage of the capacitor detected by the voltage detection unit is lower than a predetermined value. A switch control unit that controls the switch unit so that only the battery is connected to the power conversion unit when the battery is large.
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
電源装置において、前記スイッチ手段は、前記電池のみ
を前記電力変換手段と接続する第1のスイッチと、前記
電池と前記コンデンサとを直列に接続して前記電池及び
前記コンデンサとを前記電力変換手段と接続する第2の
スイッチと、を備え、前記スイッチ制御手段は、前記モ
ータが回生運転され、且つ前記電圧検出手段によって検
出された前記コンデンサの電圧が所定値以下の場合に
は、第2のスイッチを動作させて、前記電池と前記コン
デンサとを直列に接続し、前記モータが回生運転され、
且つ前記電圧検出手段によって検出された前記コンデン
サの電圧が所定値よりも大きい場合には、第1のスイッ
チを動作させて、前記電池のみが前記電力変換手段と接
続されることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the power supply device according to the first aspect, the switch means includes a first switch for connecting only the battery to the power conversion means, and the battery and the capacitor. A second switch connected in series to connect the battery and the capacitor to the power conversion means, wherein the switch control means detects that the motor is in regenerative operation and is detected by the voltage detection means. When the voltage of the capacitor is equal to or less than a predetermined value, a second switch is operated to connect the battery and the capacitor in series, and the motor is regenerated,
When the voltage of the capacitor detected by the voltage detecting means is higher than a predetermined value, a first switch is operated, and only the battery is connected to the power converting means.
【0010】請求項3に記載の発明は、電力を充放電可
能な電池と、電力を充放電可能なコンデンサと、前記コ
ンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、少なくとも
前記電池の電力または前記コンデンサの電力を所定電圧
に変換する電力変換手段と、前記電力変換手段によって
変換された電力により力行運転されると共に、回生運転
によって発電された電力を前記電力変換手段へと供給す
るモータと、前記モータを力行運転または回生運転する
かを制御する運転制御手段と、前記電池と前記コンデン
サとを直列に接続または非接続とすることで、前記電池
と前記コンデンサとのそれぞれを、前記電力変換手段と
接続又は非接続とするスイッチ手段と、前記モータが回
生運転され、且つ前記電圧検出手段によって検出された
前記コンデンサの電圧がコンデンサが満充電時の電圧で
ある第1の所定値以上の場合には、前記電池のみを前記
電力変換手段に接続し、前記モータが回生運転され、且
つ前記電圧検出手段によって検出された前記コンデンサ
の電圧が前記第1の所定値よりも小さく、且つ前記コン
デンサの電圧が前記電力変換手段の最低作動電圧である
第2の所定値以下である場合には、前記電池と前記コン
デンサとを直列に接続されるように前記スイッチ手段を
制御するスイッチ制御手段と、を備えたことを特徴とす
る。According to a third aspect of the present invention, there is provided a battery capable of charging and discharging power, a capacitor capable of charging and discharging power, voltage detecting means for detecting a voltage of the capacitor, and at least the power of the battery or the capacitor. Power conversion means for converting the power of the power to a predetermined voltage, a motor that is driven by the power converted by the power conversion means, and supplies the power generated by regenerative operation to the power conversion means, Operation control means for controlling whether power running operation or regenerative operation is performed, and by connecting or disconnecting the battery and the capacitor in series, each of the battery and the capacitor is connected to the power conversion means. Or switch means to be disconnected, and the capacitor of the capacitor detected by the voltage detection means when the motor is in a regenerative operation. When the pressure is equal to or higher than a first predetermined value that is a voltage when the capacitor is fully charged, only the battery is connected to the power conversion unit, the motor is regenerated, and the voltage is detected by the voltage detection unit. When the voltage of the capacitor is smaller than the first predetermined value and the voltage of the capacitor is equal to or less than a second predetermined value that is a minimum operating voltage of the power conversion means, the battery and the capacitor are separated. Switch control means for controlling the switch means so as to be connected in series.
【0011】請求項4に記載の発明は、請求項3記載の
電源装置において、前記スイッチ手段は、更に、前記モ
ータが力行運転され、且つ前記電圧検出手段によって検
出されたコンデンサ電圧がコンデンサの最低充電電圧で
ある第3の所定値以下である場合には、前記電池のみを
前記電力変換手段に接続し、前記モータが力行運転さ
れ、且つ前記コンデンサ電圧が前記第3の所定値よりも
大きく、且つ前記第2の所定値以下である場合には、前
記電池と前記コンデンサとを直列に接続して、前記電力
変換手段に接続し、前記モータが力行運転され、且つ前
記コンデンサ電圧が前記第3の所定値よりも大きく、且
つ前記第2の所定値よりも大きい場合には、前記コンデ
ンサのみを前記電力変換手段に接続することを特徴とす
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the power supply device according to the third aspect, the switch means further includes: a power running operation of the motor; and a capacitor voltage detected by the voltage detection means being a minimum voltage of the capacitor. When the charging voltage is equal to or less than a third predetermined value, only the battery is connected to the power conversion means, the motor is operated in power, and the capacitor voltage is larger than the third predetermined value, And when it is equal to or less than the second predetermined value, the battery and the capacitor are connected in series, connected to the power conversion means, the motor is operated in power mode, and the capacitor voltage is equal to the third voltage. And when it is larger than the second predetermined value, only the capacitor is connected to the power conversion means.
【0012】請求項5に記載の発明は、請求項3または
4記載の電源装置において、前記第2の所定値は、前記
モータの運転状態に基いて、変更されることを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the power supply device according to the third or fourth aspect, the second predetermined value is changed based on an operation state of the motor.
【0013】請求項6に記載の発明は、請求項5記載の
電源装置において、前記モータの運転状態は、前記モー
タの回転数に基づくことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the power supply device according to the fifth aspect, the operating state of the motor is based on the number of revolutions of the motor.
【0014】請求項7に記載の発明は、電力を充放電可
能な電池と、電力を充放電可能なコンデンサと、前記コ
ンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、少なくとも
前記電池の電力または前記コンデンサの電力を所定電圧
に変換する電力変換手段と、前記電力変換手段によって
変換された電力により力行運転されると共に、回生運転
によって発電された電力を前記電力変換手段へと供給す
るモータと、前記モータを力行運転または回生運転する
かを制御する運転制御手段と、前記電池と前記コンデン
サとを直列に接続または非接続とすることで、前記電池
と前記コンデンサとのそれぞれを、前記電力変換手段と
接続または非接続とするスイッチ手段と、前記モータの
起動開始時に、前記コンデンサの電圧が前記電池の電圧
よりも小さい間は前記コンデンサを前記電池電圧以上の
電圧とする初期設定モードとして設定し、この初期設定
モードを経過した後を通常設定モードとして設定すると
共に、前記初期設定モードの間であって、前記モータが
回生運転のときには前記電池と前記コンデンサとを直列
に接続して、前記電力変換手段に接続し、前記通常設定
モードのときであって、前記モータが回生運転され、且
つ前記電圧検出手段によって検出された前記コンデンサ
の電圧がコンデンサが満充電時の電圧である第1の所定
値以上の場合には、前記電池のみを前記電力変換手段に
接続し、前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出
手段によって検出された前記コンデンサの電圧が前記第
1の所定値よりも小さく、且つ前記コンデンサの電圧が
前記電力変換手段の最低作動電圧である第2の所定値以
下である場合には、前記電池と前記コンデンサとを直列
に接続されるように前記スイッチ手段を制御するスイッ
チ制御手段と、を備えたことを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a battery capable of charging and discharging power, a capacitor capable of charging and discharging power, voltage detecting means for detecting a voltage of the capacitor, and at least the power of the battery or the capacitor. Power conversion means for converting the power of the power to a predetermined voltage, a motor that is driven by the power converted by the power conversion means, and supplies the power generated by regenerative operation to the power conversion means, Operation control means for controlling whether power running operation or regenerative operation is performed, and by connecting or disconnecting the battery and the capacitor in series, each of the battery and the capacitor is connected to the power conversion means. Or switch means to be disconnected, and when the voltage of the capacitor is smaller than the voltage of the battery at the start of the start of the motor, The capacitor is set as an initial setting mode in which the voltage is equal to or higher than the battery voltage.After the initial setting mode has elapsed, the normal setting mode is set. In the case of, the battery and the capacitor are connected in series, connected to the power conversion means, and in the normal setting mode, the motor is regenerated, and the voltage detected by the voltage detection means When the voltage of the capacitor is equal to or greater than a first predetermined value that is a voltage when the capacitor is fully charged, only the battery is connected to the power conversion means, the motor is regenerated, and the voltage is detected by the voltage detection means. The obtained voltage of the capacitor is smaller than the first predetermined value, and the voltage of the capacitor is the minimum operating voltage of the power conversion means. That when the second is less than the predetermined value, characterized by comprising a switch control means for controlling said switching means so as to connect the said battery capacitor in series.
【0015】請求項8に記載の発明は、請求項7記載の
電源装置において、前記コンデンサの電力を前記電池へ
と充電する電池充電回路を有し、前記スイッチ制御手段
は、更に通常設定モード後に、終了モードを設定し、前
記終了モードのときには、前記充電回路によって前記コ
ンデンサの電力を前記電池へと充電するようにすること
を特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the power supply device according to the seventh aspect, there is provided a battery charging circuit for charging the battery with the electric power of the capacitor, and the switch control means further comprises: , An end mode is set, and in the end mode, the power of the capacitor is charged to the battery by the charging circuit.
【0016】請求項9に記載の発明は、請求項7記載の
電源装置において、前記コンデンサの電力を前記電池へ
と充電する電池充電回路を有し、前記初期設定モードで
は、前記電池充電回路によって前記コンデンサの電力を
前記電池へと充電するようにすることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the power supply device according to the seventh aspect, there is provided a battery charging circuit for charging the battery with the electric power of the capacitor. The power of the capacitor is charged into the battery.
【0017】[0017]
【発明の効果】請求項1〜3に記載の発明においては、
スイッチ制御手段によって前記モータが回生運転され、
且つ前記電圧検出手段によって検出された前記コンデン
サの電圧が所定値以上の場合に、前記電池と前記コンデ
ンサとを直列に接続すると共に、前記モータが回生運転
され、且つ前記電圧検出手段によって検出された前記コ
ンデンサの電圧が所定値よりも大きい場合には、前記電
池のみが前記電力変換手段と接続されるように前記スイ
ッチ手段を制御するようにしたので、モータが回生運転
時にコンデンサ電圧が所定値以下の場合には電池とコン
デンサとを直列に接続して、電力変換手段に接続され、
モータで発電する回生電力を電池とコンデンサの両方で
回収することができ、モータの発電電力を有効に回収す
ることができる。According to the first to third aspects of the present invention,
The motor is regenerated by switch control means,
And, when the voltage of the capacitor detected by the voltage detecting means is equal to or higher than a predetermined value, the battery and the capacitor are connected in series, the motor is regenerated, and the voltage is detected by the voltage detecting means. When the voltage of the capacitor is higher than a predetermined value, the switch means is controlled so that only the battery is connected to the power conversion means. In the case of, the battery and the capacitor are connected in series and connected to the power conversion means,
The regenerative power generated by the motor can be recovered by both the battery and the capacitor, and the power generated by the motor can be effectively recovered.
【0018】また、請求項4記載の発明においては、前
記モータが力行運転され、且つ前記コンデンサ電圧が前
記第3の所定値よりも大きく、且つ前記第2の所定値よ
りも大きい場合には、前記コンデンサのみを前記電力変
換手段に接続するようにしたので、コンデンサのみの電
力でモータを力行するので、請求項1記載の発明の効果
に加えて、電池への通電を減少させて、電池の負荷平準
化を図ることができ、従って電池の寿命を向上すること
ができる。Further, in the invention described in claim 4, when the motor is operated in a power mode and the capacitor voltage is higher than the third predetermined value and higher than the second predetermined value, Since only the capacitor is connected to the power conversion means, the motor is powered by only the power of the capacitor, so in addition to the effect of the invention according to claim 1, the power supply to the battery is reduced, The load can be leveled, and the life of the battery can be improved.
【0019】請求項5記載の発明においては、第2の所
定値がモータの運転状態に基づいて変更されるので、よ
り一層電池の負荷平準化を図ることができる。In the fifth aspect of the present invention, the second predetermined value is changed based on the operating state of the motor, so that the load level of the battery can be further improved.
【0020】請求項6記載の発明においては、モータの
運転状態がモータの回転数に基づいて変更されるので、
より一層電池の負荷平準化を図ることができる。In the present invention, the operating state of the motor is changed based on the number of rotations of the motor.
The load leveling of the battery can be further improved.
【0021】請求項7記載の発明においては、初期設定
モードと通常動作モードとを設定し、初期設定モードで
は、コンデンサの充電電圧が電池の出力電圧以上となる
ようにし、且つ、通常動作モードではコンデンサの充電
電圧が電池の出力電圧よりも小さくならないように制御
するので、良好な制御が可能となり、且つ、電池の負荷
平準化を図ることができる。According to the present invention, an initial setting mode and a normal operation mode are set. In the initial setting mode, the charging voltage of the capacitor is equal to or higher than the output voltage of the battery. Since the control is performed so that the charging voltage of the capacitor does not become lower than the output voltage of the battery, good control can be performed, and the load of the battery can be leveled.
【0022】請求項8記載の発明においては、前記コン
デンサの電力を前記電池へと充電する電池充電回路を有
し、前記スイッチ制御手段は、更に通常設定モード後
に、終了モードを設定し、前記終了モードのときには、
前記充電回路によって前記コンデンサの電力を前記電池
へと充電するようにしたので、コンデンサの電力を有効
に使用することができる。In a preferred embodiment of the present invention, the apparatus further comprises a battery charging circuit for charging the power of the capacitor to the battery, wherein the switch control means further sets an end mode after a normal setting mode, and sets the end mode. When in mode,
Since the power of the capacitor is charged into the battery by the charging circuit, the power of the capacitor can be used effectively.
【0023】請求項9記載の発明においては、コンデン
サの電力を電池へ充電する電池充電回路を具備し、初期
設定モードにて、コンデンサの電力を電池へ充電するよ
うにしているので、コンデンサに蓄積された電力を有効
に利用することができる。According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a battery charging circuit for charging the power of the capacitor to the battery, and the power of the capacitor is charged to the battery in the initial setting mode. The used power can be used effectively.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。なお、以下の実施形態では、電源装
置を、車両を駆動するモータを力行運転および回生運転
するための電源装置とした車両用電源装置として説明す
る。図1は、本発明の第1の実施形態に係る電源装置の
構成を示す回路図である。同図に示すように、該電源装
置1は、モータM1が力行運転時には駆動用電圧を供給
し、回生運転時には、モータM1にて発生した電圧を充
電する機能を有しており、充電が可能なバッテリEb
と、このバッテリEbと直列に接続される電気2重層キ
ャパシタ等の大容量コンデンサ(以下、単にコンデンサ
という)C1と、電力変換器(電力変換手段)2と、2
つのスイッチSW1,SW2(スイッチ手段)と、を有
している。更に、コンデンサC1の両端に発生する電圧
を検知する電圧センサ(電圧検出手段)3と、2つのス
イッチSW1,SW2のオン、オフ状態を制御する制御
回路(スイッチ制御手段)4とを具備している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, a power supply device will be described as a vehicle power supply device that is a power supply device for performing a power running operation and a regenerative operation of a motor that drives a vehicle. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the power supply device according to the first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the power supply device 1 has a function of supplying a driving voltage when the motor M1 is in a power running operation, and a function of charging a voltage generated by the motor M1 during a regenerative operation. Battery Eb
A large-capacity capacitor (hereinafter simply referred to as a capacitor) C1 such as an electric double-layer capacitor connected in series with the battery Eb; a power converter (power conversion means) 2;
And two switches SW1 and SW2 (switch means). Further, a voltage sensor (voltage detection means) 3 for detecting a voltage generated at both ends of the capacitor C1 and a control circuit (switch control means) 4 for controlling the on / off state of the two switches SW1 and SW2 are provided. I have.
【0025】電力変換器2は、モータM1が力行運転時
には、バッテリEb或いはコンデンサC1が出力する電
圧を昇圧した後、交流電圧に変換してモータM1に供給
し、他方、モータM1が回生運転時には、モータM1で
発生した交流電圧を直流電圧に変換し、更に、所定の電
圧まで昇圧して、バッテリEb或いはコンデンサC1に
充電電圧を出力する。When the motor M1 is in power running operation, the power converter 2 boosts the voltage output from the battery Eb or the capacitor C1, converts it to AC voltage, and supplies it to the motor M1, while the motor M1 is in regenerative operation. , Converts the AC voltage generated by the motor M1 into a DC voltage, further boosts the voltage to a predetermined voltage, and outputs a charging voltage to the battery Eb or the capacitor C1.
【0026】電力変換器2の、一端側となる点P1は、
スイッチSW1(第1のスイッチ)を介してコンデンサ
C1の一端側P2に接続され、また、点P1は、スイッ
チSW2(第2のスイッチ)を介してコンデンサC1の
他端側P3に接続されている。また、点P2は、バッテ
リEbのプラス側に接続され、該バッテリEbのマイナス
側は、電力変換器2の他端側となる点P4に接続されて
いる。The point P1 on one end of the power converter 2 is
The switch P1 is connected to one end P2 of the capacitor C1 via a switch SW1 (first switch), and the point P1 is connected to the other end P3 of the capacitor C1 via a switch SW2 (second switch). . The point P2 is connected to the plus side of the battery Eb, and the minus side of the battery Eb is connected to a point P4 which is the other end of the power converter 2.
【0027】図2は、電力変換器2の詳細な構成を示す
回路図であり、同図に示すように、該電力変換器2は、
直列接続された2個のトランジスタ(または、FET)
Q1,Q2と、トランジスタQ1に対して並列に接続さ
れるダイオードD1と、トランジスタQ2に対して並列
に接続されるダイオードD2と、チョークコイルL1
と、出力端となる点P1、P4に接続される電圧安定化
用のコンデンサC2と、を具備している。FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the power converter 2. As shown in FIG.
Two transistors (or FETs) connected in series
Q1, Q2, a diode D1 connected in parallel to the transistor Q1, a diode D2 connected in parallel to the transistor Q2, and a choke coil L1.
And a capacitor C2 for voltage stabilization connected to points P1 and P4 serving as output terminals.
【0028】更に、モータM1の回転数Nを検出する回
転センサ5と、モータM1に流れる電流値Iを測定する
電流センサ6と、を具備している。また、コントローラ
(運転制御手段)7を有している。The motor M1 further includes a rotation sensor 5 for detecting the number of revolutions N of the motor M1, and a current sensor 6 for measuring a current value I flowing through the motor M1. Further, a controller (operation control means) 7 is provided.
【0029】このコントローラ7には、アクセルペダル
からのアクセル操作量や図示しないブレーキペダルから
のブレーキ操作量等が入力され、この操作量等に基い
て、力行運転を行なうか回生運転を行なうかを決定し、
この決定された力行運転または回生運転でのモータのト
ルクを演算し、このトルクを得るための電流指令値を、
電流センサ6からの電流検出値をフィードバックするこ
とで演算し、この演算された電流指令値となるようにト
ランジスタQ1、Q2をオン、オフ制御する。The controller 7 receives an accelerator operation amount from an accelerator pedal, a brake operation amount from a brake pedal (not shown), and the like. Based on the operation amount, the controller 7 determines whether to perform power running operation or regenerative operation. Decide,
Calculate the determined torque of the motor in the powering operation or the regenerative operation, and calculate a current command value for obtaining the torque,
The calculation is performed by feeding back the current detection value from the current sensor 6, and the transistors Q1 and Q2 are turned on and off so that the calculated current command value is obtained.
【0030】そして、各トランジスタQ1,Q2のベー
ス(或いはゲート)にパルス信号を供給することによ
り、モータM1の力行運転時には、直流電圧を交流電圧
に変換してモータM1に駆動用の電圧を供給し、また、
モータM1の回生運転時には、モータM1より得られる
交流電圧を直流電圧に変換して、バッテリEb、或いは
コンデンサC1に充電電圧を供給することができるよう
になされている。By supplying a pulse signal to the base (or gate) of each of the transistors Q1 and Q2, a DC voltage is converted to an AC voltage to supply a driving voltage to the motor M1 during the power running operation of the motor M1. And also
During the regenerative operation of the motor M1, an AC voltage obtained from the motor M1 is converted into a DC voltage so that a charging voltage can be supplied to the battery Eb or the capacitor C1.
【0031】また制御回路4は、モータM1を力行運転
する場合には、電力変換器2のコントローラ7から力行
運転である情報、モータM1が回生運転時には、電力変
換器2のコントローラ7から回生運転である情報が入力
されるとともに、電圧センサ3から出力されるコンデン
サC1の電圧VCが入力され、これらに基いて、スイッ
チSW1およびスイッチSW2の切換えを行なう。When the motor M1 is in the power running operation, the control circuit 4 outputs information indicating the power running operation from the controller 7 of the power converter 2, and when the motor M1 is in the regenerative operation, the controller 7 of the power converter 2 performs the regenerative operation. And the voltage VC of the capacitor C1 output from the voltage sensor 3 is input, and the switches SW1 and SW2 are switched based on these.
【0032】図3は、制御回路4による処理手順を示す
フローチャートであり、以下、該フローチャートを参照
しながら、本実施形態の作用について説明する。作動開
始時は、初期状態として、スイッチSW1をオンとし、
スイッチSW2をオフとする(ステップST1)。FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure by the control circuit 4. The operation of this embodiment will be described below with reference to the flowchart. At the start of operation, the switch SW1 is turned on as an initial state,
The switch SW2 is turned off (step ST1).
【0033】次に、モータM1が力行運転か回生運転か
どうかを、電力変換器2のコントローラ7から送られる
情報に基づいて判断する(ステップST2)。Next, it is determined whether the motor M1 is in the power running operation or the regenerative operation based on information sent from the controller 7 of the power converter 2 (step ST2).
【0034】そして、ステップST2でモータM1が回
生運転であると判断された場合には、電圧センサ3によ
る検出値に基づいて、コンデンサC1に充電されている
電圧VCが、予め記憶されている該コンデンサC1の満
充電時の電圧VCmax(第1の所定値)に達しているかど
うかが判断される(ステップST3)。初期状態では、
電圧VCは未だVCmaxに達していないのでステップST
6へと進み、ステップST6にてスイッチSW1をオフ
とし、スイッチSW2をオンとするように切り換え操作
を行う。If it is determined in step ST2 that the motor M1 is in regenerative operation, the voltage VC charged in the capacitor C1 is stored in advance based on the value detected by the voltage sensor 3. It is determined whether or not the voltage VCmax (first predetermined value) when the capacitor C1 is fully charged has been reached (step ST3). By default,
Since the voltage VC has not yet reached VCmax, step ST
Then, in step ST6, a switching operation is performed so that the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on.
【0035】その結果、電力変換器2の出力電圧は、コ
ンデンサC1とバッテリEbとに印加されることにな
り、コンデンサC1、及びバッテリEbが充電される。
コンデンサC1が充電され始めると、該コンデンサC1
の両端に発生する電圧VCが上昇するので、出力電圧Vo
utは、Vout=Eb+VCとなり、コンデンサC1の充電
電圧VC分だけ上昇する。As a result, the output voltage of the power converter 2 is applied to the capacitor C1 and the battery Eb, and the capacitor C1 and the battery Eb are charged.
When the capacitor C1 starts to be charged, the capacitor C1
The voltage VC generated at both ends of the output voltage rises, so that the output voltage Vo
ut becomes Vout = Eb + VC, and increases by the charging voltage VC of the capacitor C1.
【0036】このとき、バッテリEbに流れる電流をIb
1とすると、該電流値Ib1は、次の(1)式で示すこと
ができる。At this time, the current flowing through the battery Eb is represented by Ib
If it is set to 1, the current value Ib1 can be expressed by the following equation (1).
【0037】 Ib1=Pr/Vout=Pr/(Eb+VC) ・・・(1) 但し、Prは、その時点での回生電力である。Ib1 = Pr / Vout = Pr / (Eb + VC) (1) where Pr is regenerative power at that time.
【0038】いま、この回生電力Prを、バッテリEbの
みで回収することを想定すると、バッテリEbに流れる
電流Ibb1は、次の(2)式で示すことができる。Now, assuming that the regenerative power Pr is recovered only by the battery Eb, the current Ibb1 flowing through the battery Eb can be expressed by the following equation (2).
【0039】Ibb1=Pr/Eb ・・・(2) ここで、上記の(1)、(2)式より、電流値Ib1と、
電流値Ibb1との比率を求めると、次の(3)式を得る
ことができる。Ibb1 = Pr / Eb (2) Here, from the above equations (1) and (2), the current value Ib1 and
When the ratio to the current value Ibb1 is obtained, the following equation (3) can be obtained.
【0040】 Ib1/Ibb1=Eb/(Eb+VC)=1/{1+(VC/Eb)}<1 (但し、VC>0) ・・・(3) 従って、電流Ib1は、電流Ibb1と比較して減少し、バ
ッテリEbの負荷を平準化することができる。即ち、バ
ッテリEbと、コンデンサC1とにより充電電圧を分担
しているので、バッテリEbに流入する電流の変化幅を
抑制することができ、該バッテリEbの負荷平準化を図
ることができる。これにより、バッテリEbの寿命を長
くすることができる。Ib1 / Ibb1 = Eb / (Eb + VC) = 1 / {1+ (VC / Eb)} <1 (where VC> 0) (3) Therefore, the current Ib1 is compared with the current Ibb1. And the load on the battery Eb can be leveled. That is, since the charging voltage is shared by the battery Eb and the capacitor C1, the variation width of the current flowing into the battery Eb can be suppressed, and the load of the battery Eb can be leveled. Thereby, the life of the battery Eb can be extended.
【0041】その後、回生運転中に、コンデンサC1の
充電電圧VCが上昇し、満充電時の電圧VCmaxに達する
と(ステップST3でYES)、スイッチSW1がオ
ン、SW2がオフとなり、バッテリEbのみが電力変換
器2と接続され、運転を継続する(ステップST5)。
これにより、回生電力を無駄なく回収することができ
る。Thereafter, during the regenerative operation, when the charge voltage VC of the capacitor C1 rises and reaches the voltage VCmax at the time of full charge (YES in step ST3), the switch SW1 is turned on, the switch SW2 is turned off, and only the battery Eb is turned off. It is connected to the power converter 2 and continues operation (step ST5).
Thereby, the regenerative electric power can be recovered without waste.
【0042】次いで、モータM1が力行運転へと切り換
わり、ステップST2でモータM1が力行運転であると
判断された場合には、電圧センサ3で検出される電圧値
に基づき、コンデンサC1の充電電圧VCが最低レベル
の電圧値VCmin(第3の所定値)以下であるかどうかが
判断される(ステップST4)。この場合には、コンデ
ンサC1の充電電圧VCは電圧VCminよりも大きいので
(ステップST4でNO)、スイッチSW1をオフ、S
W2をオンとして、バッテリEb、及びコンデンサC1
とを電力変換器2と接続する(ステップST6)。従っ
て、バッテリEb、及びコンデンサC1の双方から出力
される電圧が電力変換器2に供給される。Next, the motor M1 is switched to the power running operation. If it is determined in step ST2 that the motor M1 is in the power running operation, the charging voltage of the capacitor C1 is determined based on the voltage value detected by the voltage sensor 3. It is determined whether or not VC is equal to or lower than the lowest voltage value VCmin (third predetermined value) (step ST4). In this case, since the charging voltage VC of the capacitor C1 is higher than the voltage VCmin (NO in step ST4), the switch SW1 is turned off and S
When W2 is turned on, the battery Eb and the capacitor C1 are turned on.
Is connected to the power converter 2 (step ST6). Therefore, the voltage output from both the battery Eb and the capacitor C1 is supplied to the power converter 2.
【0043】このとき、バッテリEbとコンデンサC1
より出力される電流Ib2は、次の(4)式で示される Ib2=Pm/Vout=Pm/(Eb+VC) ・・・(4) 但し、Pmは、その時点での力行電力である。もし、こ
の電力をバッテリEbのみで供給すると、このとき流れ
る電流値Ibb2は、次の(5)式で示される。At this time, the battery Eb and the capacitor C1
The output current Ib2 is expressed by the following equation (4): Ib2 = Pm / Vout = Pm / (Eb + VC) (4) where Pm is the powering power at that time. If this power is supplied only by the battery Eb, the current value Ibb2 flowing at this time is expressed by the following equation (5).
【0044】Ibb2=Pm/Eb ・・・(5) ここで、上記の(4)、(5)式より、電流値Ib2と、
電流値Ibb2との比率を求めると、次の(6)式を得る
ことができる。Ibb2 = Pm / Eb (5) Here, from the above equations (4) and (5), the current value Ib2 and
When the ratio to the current value Ibb2 is obtained, the following equation (6) can be obtained.
【0045】 Ib2/Ibb2=Eb/(Eb+VC)=1/{1+(VC/Eb)}<1 (但し、VC>0) ・・・(6) 従って、電流Ib2は、電流Ibb2と比較して減少し、バ
ッテリEbの負荷を平準化することができる。即ち、バ
ッテリEbと、コンデンサC1とにより放電電圧を分担
しているので、バッテリEbより出力される電流の変化
幅を抑制することができ、該バッテリEbの負荷平準化
を図ることができる。これにより、バッテリEbの寿命
を長くすることができる。Ib2 / Ibb2 = Eb / (Eb + VC) = 1 / {1+ (VC / Eb)} <1 (where VC> 0) (6) Therefore, the current Ib2 is compared with the current Ibb2. And the load on the battery Eb can be leveled. That is, since the discharge voltage is shared by the battery Eb and the capacitor C1, the variation width of the current output from the battery Eb can be suppressed, and the load of the battery Eb can be leveled. Thereby, the life of the battery Eb can be extended.
【0046】その後、力行運転中に、コンデンサC1が
フルに放電されると、電圧センサ3で検出される電圧値
VCが電圧値VCmin以下となるので(ステップST4で
YES)、スイッチSW1がオン、SW2がオフに切り
換えられる(ステップST7)。これにより、バッテリ
Ebのみが電力変換器2へと接続される。Thereafter, when the capacitor C1 is fully discharged during the power running operation, the voltage value VC detected by the voltage sensor 3 becomes equal to or lower than the voltage value VCmin (YES in step ST4), and the switch SW1 is turned on. SW2 is turned off (step ST7). Thereby, only the battery Eb is connected to the power converter 2.
【0047】このようにして、第1の実施形態の電源装
置1では、コンデンサC1の充電電圧VC、及びモータ
M1が回生運転であるか力行運転であるかに基づいて、
2つのスイッチSW1,SW2のオン、オフを切り換
え、バッテリEb及びコンデンサC1と電力変換器2と
の接続、及びバッテリEbのみと電力変換器2との接続
を切り換えている。従って、コンデンサC1の充電状態
に応じた適切な切り換え制御を行うことができ、回生エ
ネルギー回収するための特別な回路を設置することな
く、回生エネルギーの損失を防止することができる。As described above, in the power supply device 1 of the first embodiment, based on the charging voltage VC of the capacitor C1 and whether the motor M1 is in the regenerative operation or the power running operation,
The two switches SW1 and SW2 are turned on and off, and the connection between the battery Eb and the capacitor C1 and the power converter 2 and the connection between only the battery Eb and the power converter 2 are switched. Therefore, appropriate switching control according to the state of charge of the capacitor C1 can be performed, and loss of regenerative energy can be prevented without installing a special circuit for recovering regenerative energy.
【0048】また、コンデンサC1は、バッテリEbと
直列接続されているので、力行運転時、及び回生運転時
のいずれの場合においても、電力変換器2への供給電圧
は、バッテリEb以下となることはなく、電力変換器2
が動作しないことが発生しない。これにより、従来例で
説明した図22における第2の電力変換器106が不要
となる。Further, since the capacitor C1 is connected in series with the battery Eb, the voltage supplied to the power converter 2 is lower than the battery Eb in both the power running operation and the regenerative operation. Not power converter 2
Does not work. This eliminates the need for the second power converter 106 in FIG. 22 described in the conventional example.
【0049】図4は、上記した第1の実施形態の変形例
に係る電源装置11の構成を示すブロック図である。図
示のように、該変形例では、図1に示した電源装置1と
比較して、スイッチSW1と大容量コンデンサC1との
取り付け位置が反対となっている。そして、このような
構成においても、上記した第1の実施形態と同様の効果
を得ることができる。なお、動作説明については、上記
した第1の実施形態と同様であるので、その説明を省略
する。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a power supply device 11 according to a modification of the above-described first embodiment. As shown in the drawing, in the modified example, the mounting positions of the switch SW1 and the large-capacity capacitor C1 are opposite to those of the power supply device 1 shown in FIG. And even in such a configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Note that the description of the operation is the same as that of the above-described first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0050】次に、第1の実施形態に係る電源装置1を
用いた場合の、バッテリEbに流れる電流、及び、出力
電圧Voutの特性について説明する。Next, the characteristics of the current flowing through the battery Eb and the output voltage Vout when the power supply device 1 according to the first embodiment is used will be described.
【0051】いま、システムの定数として、バッテリE
bの電圧を、Eb=50ボルト、コンデンサC1の耐圧
VCmaxを、VCmax=100ボルト、VCmin=0ボルト、
VI(最低作動電圧)=50ボルト、コンデンサC1の
容量を30F(ファラッド)とする。そして、10秒
間、20KW(キロワット)の回生と、10秒間、20
KWの力行を行う。この場合、電力変換器2のパワー
は、図18に示すように変化する。力行時、回生時共に
20KWである為、50ボルトのバッテリのみで動作さ
せると、400アンペアの電流が流れる。なお、このパ
ターンでは、コンデンサC1の充電電圧VCは100ボ
ルトを越えることがないので、バッテリのみが電力変換
器2に接続される状態には移行しない。Now, as a system constant, the battery E
b, Eb = 50 volts, withstand voltage VCmax of capacitor C1, VCmax = 100 volts, VCmin = 0 volts,
It is assumed that VI (minimum operating voltage) = 50 volts and the capacity of the capacitor C1 is 30 F (farad). Then, regeneration of 20 kW (kilowatt) for 10 seconds and 20 kW for 10 seconds
Perform power running of KW. In this case, the power of the power converter 2 changes as shown in FIG. Since the power is 20 KW both during power running and during regeneration, 400 A current flows when operated with only a 50 volt battery. In this pattern, since the charging voltage VC of the capacitor C1 does not exceed 100 volts, the state does not shift to the state where only the battery is connected to the power converter 2.
【0052】そして、本実施形態に係る電源装置1で
は、バッテリEbと、コンデンサC1とが電力変換器2
に接続される場合、図19(a)に示すようにバッテリ
Ebに流れる電流が変化し、また、同図(b)に示すよ
うに、出力電圧Voutが変化する。これにより、バッテ
リEbの負荷を平準化することができ、且つ、回生電力
を有効に回収できることが理解される。In the power supply 1 according to this embodiment, the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2
19, the current flowing to the battery Eb changes as shown in FIG. 19A, and the output voltage Vout changes as shown in FIG. Accordingly, it is understood that the load on the battery Eb can be leveled and the regenerative power can be effectively recovered.
【0053】図5は、本発明の第2の実施形態に係る電
源装置21の構成を示す回路図である。同図に示すよう
に、該電源装置21は、前述した第1の実施形態と同様
に、充電が可能なバッテリEbと、電気2重層キャパシ
タ等の大容量コンデンサ(以下、単にコンデンサとい
う)C1と、電力変換器2と、電圧センサ3と、制御回
路4と、を有している。また、2ノッチ式の2つのスイ
ッチSW11、SW12を具備している。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device 21 according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, the power supply device 21 includes a rechargeable battery Eb and a large-capacity capacitor (hereinafter simply referred to as a capacitor) C1 such as an electric double-layer capacitor, as in the first embodiment. , A power converter 2, a voltage sensor 3, and a control circuit 4. In addition, two notch switches SW11 and SW12 are provided.
【0054】電力変換器2の、一端側となる点P21
は、スイッチSW11の接点cに接続され、該スイッチ
SW11の接点aは、バッテリEbのプラス端と、スイ
ッチSW12の接点aに接続されている。また、電力変
換器2の、他端側となる点P22は、スイッチSW12
の接点bと、バッテリEbのマイナス端に接続されてい
る。A point P21 on one end of the power converter 2.
Is connected to the contact c of the switch SW11, and the contact a of the switch SW11 is connected to the positive terminal of the battery Eb and the contact a of the switch SW12. A point P22 on the other end side of the power converter 2 is connected to the switch SW12.
Of the battery Eb.
【0055】また、スイッチSW11の接点bと、スイ
ッチSW12の接点cとは、コンデンサC1を介して接
続され、且つ、該コンデンサC1には、コンデンサC1
の両端に発生する電圧を検知する電圧センサ3が設置さ
れている。The contact b of the switch SW11 and the contact c of the switch SW12 are connected via a capacitor C1, and the capacitor C1 is connected to the capacitor C1.
A voltage sensor 3 for detecting a voltage generated at both ends of the sensor is provided.
【0056】なお、電力変換器2の具体的な構成は、第
1の実施形態で説明した図2と同一であるため、ここで
の記載は省略する。Note that the specific configuration of the power converter 2 is the same as that of FIG. 2 described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0057】図6は、図5に示す制御回路4による処理
手順を示すフローチャートであり、以下、該フローチャ
ートを参照しながら、第2の実施形態の作用について説
明する。作動開始時は、初期状態として、スイッチSW
11、スイッチSW12共に、接点aに接続される(ス
テップST11)。FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure by the control circuit 4 shown in FIG. 5. Hereinafter, the operation of the second embodiment will be described with reference to the flowchart. At the start of operation, switch SW
11 and the switch SW12 are both connected to the contact a (step ST11).
【0058】次にモータM1が力行運転か回生運転かど
うかを、電力変換器2のコントローラ7から送られる情
報に基づいて判断する(ステップST12)。Next, it is determined whether the motor M1 is in the power running operation or the regenerative operation based on information sent from the controller 7 of the power converter 2 (step ST12).
【0059】そして、ステップST12にてモータM1
が回生運転であると判断された場合には、電圧センサ3
による検出値に基づいて、コンデンサC1に充電されて
いる電圧VCが該コンデンサC1の満充電時の電圧VCma
xに達しているかどうかが判断される(ステップST1
3)。初期状態では、電圧VCは未だVCmaxに達してい
ないので(ステップST13でNO)、電圧VCが電力
変換器2の最低作動電圧VImin(第2の所定値)より
も小さいかどうかが判断される(ステップST14)。Then, at step ST12, the motor M1
Is determined to be the regenerative operation, the voltage sensor 3
, The voltage VC charged in the capacitor C1 is changed to the voltage VCma when the capacitor C1 is fully charged.
x is determined (step ST1).
3). In the initial state, since the voltage VC has not yet reached VCmax (NO in step ST13), it is determined whether the voltage VC is lower than the minimum operating voltage VImin (second predetermined value) of the power converter 2 ( Step ST14).
【0060】コンデンサC1が十分に充電されていない
状態では、コンデンサC1の充電電圧は、VIminに達
していないので(ステップST14でYES)、スイッ
チSW11を接点b側に接続し、スイッチSW12を接
点a側に接続するように切り換える(ステップST1
7)。これにより、回生時において電力変換器2より出
力される電圧は、コンデンサC1及びバッテリEbへと
印加され、コンデンサC1、及びバッテリEbを充電さ
せることができる。When the capacitor C1 is not sufficiently charged, the charging voltage of the capacitor C1 has not reached VImin (YES in step ST14), so that the switch SW11 is connected to the contact b and the switch SW12 is connected to the contact a. (Step ST1).
7). Thereby, the voltage output from the power converter 2 at the time of regeneration is applied to the capacitor C1 and the battery Eb, and the capacitor C1 and the battery Eb can be charged.
【0061】充電が進み、コンデンサC1の充電電圧が
最低作動電圧VIminよりも大きくなると(ステップS
T14でNO)、2つのスイッチSW11、SW12が
共に接点b側に接続され(ステップST18)、コンデ
ンサC1のみが電力変換器2と接続される。When the charging proceeds and the charging voltage of the capacitor C1 becomes higher than the minimum operating voltage VImin (step S
(NO at T14) Both switches SW11 and SW12 are both connected to contact b (step ST18), and only capacitor C1 is connected to power converter 2.
【0062】このとき、電力変換器2の端子電圧Vout
は、コンデンサC1の充電電圧VCとなるが、該充電電
圧VCは電力変換器2の最低作動電圧VImin以上となっ
ているので、電力変換器2、及びモータM1は正常に動
作を続けることができる。At this time, the terminal voltage Vout of the power converter 2
Becomes the charging voltage VC of the capacitor C1, but since the charging voltage VC is equal to or higher than the minimum operating voltage VImin of the power converter 2, the power converter 2 and the motor M1 can continue to operate normally. .
【0063】そして、バッテリEb及びコンデンサC1
とが電力変換器2に接続された場合には、バッテリEb
のみにより電圧を出力する場合と比較し、バッテリEb
に流れる充電電流が減少するので、バッテリEbの負荷
を平準化することができる。また、コンデンサC1のみ
が電力変換器2と接続された場合には、バッテリEbに
充電電流が流れないために、より一層バッテリEbの負
荷平準化を図ることができる。また、回生動作中に、コ
ンデンサC1の充電電圧VCが、満充電時の電圧VCmax
に達した場合には(ステップST13でYES)、これ
以上のコンデンサC1への充電を回避するために、スイ
ッチSW11を接点a側に接続し(ステップST1
6)、運転を継続することができる。Then, the battery Eb and the capacitor C1
Is connected to the power converter 2, the battery Eb
Battery Eb
, The load on the battery Eb can be leveled. Further, when only the capacitor C1 is connected to the power converter 2, no charging current flows to the battery Eb, so that the load level of the battery Eb can be further leveled. Further, during the regenerative operation, the charging voltage VC of the capacitor C1 is changed to the voltage VCmax at the time of full charge.
Is reached (YES in step ST13), the switch SW11 is connected to the contact a in order to avoid further charging of the capacitor C1 (step ST1).
6) The operation can be continued.
【0064】他方、電力変換器2が力行運転である場合
には(ステップST12で「力行」)、コンデンサC1
の充電電圧VCがゼロボルト付近の最低充電電圧VCmin
よりも大きいかどうかが判断される(ステップST1
5)。この時点では、コンデンサC1の充電電圧VC
は、電圧VCminよりも大きいので(ステップST15で
NO)、引き続き、充電電圧VCが電力変換器2の最低
作動電圧VIminよりも小さいかどうかが判断される
(ステップST14)。On the other hand, when the power converter 2 is in power running operation ("power running" in step ST12), the capacitor C1
Is the lowest charging voltage VCmin near zero volts
Is determined (step ST1).
5). At this time, the charging voltage VC of the capacitor C1
Is higher than the voltage VCmin (NO in step ST15), it is subsequently determined whether or not the charging voltage VC is lower than the minimum operating voltage VImin of the power converter 2 (step ST14).
【0065】そして、充電電圧VCが最低作動電圧VIm
inよりも小さい場合には(ステップST14でYE
S)、スイッチSW1を接点b側とし、スイッチSW1
2をa側として(ステップST17)、バッテリEbと
コンデンサC1とを電力変換器2と接続する。即ち、バ
ッテリEbの出力電圧とコンデンサC1の出力電圧とを
加算した電圧が電力変換器2へ与えられる。Then, the charging voltage VC becomes the minimum operating voltage VIm.
If it is smaller than in (YE in step ST14)
S), the switch SW1 is set to the contact b side, and the switch SW1 is
The battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2 with 2 as the a side (step ST17). That is, a voltage obtained by adding the output voltage of the battery Eb and the output voltage of the capacitor C1 is supplied to the power converter 2.
【0066】この際、前述した第1の実施形態と同様
に、バッテリEbを単独で用いる場合と比較し、バッテ
リEbに流れる放電電流が減少するので、バッテリEb
の負荷を平準化することができる。At this time, similarly to the first embodiment, the discharge current flowing through the battery Eb is reduced as compared with the case where the battery Eb is used alone.
Load can be leveled.
【0067】他方、コンデンサC1の充電電圧VCが、
最低作動電圧VIminよりも大きい場合には(ステップ
ST14でNO)、スイッチSW11、及びスイッチS
W12を共に接点b側とすることにより(ステップST
18)、コンデンサC1のみを電力変換器2に接続す
る。即ち、コンデンサC1の出力電圧のみが電力変換器
2へ与えられる。そして、この場合においても、前述し
た第1の実施形態と同様に、バッテリEbに放電電流が
流れないので、バッテリEbの負荷を平準化させること
ができる。On the other hand, the charging voltage VC of the capacitor C1 becomes
If it is higher than the minimum operating voltage VImin (NO in step ST14), the switches SW11 and S
By setting both W12 to the contact b side (step ST
18) Connect only the capacitor C1 to the power converter 2. That is, only the output voltage of the capacitor C1 is supplied to the power converter 2. Also in this case, similarly to the first embodiment, since no discharge current flows through the battery Eb, the load on the battery Eb can be leveled.
【0068】そして、力行運転中に、コンデンサC1の
充電電圧VCがフル放電である場合には、充電電圧VCが
電圧VCminよりも小さくなるので(ステップST15で
YES)、スイッチSW11が接点a側に接続され(ス
テップST19)、バッテリEbのみが電力変換器2と
接続され、モータM1の運転を継続させることができ
る。When the charging voltage VC of the capacitor C1 is fully discharged during the power running operation, the charging voltage VC becomes smaller than the voltage VCmin (YES in step ST15), and the switch SW11 is set to the contact a side. Connected (step ST19), only battery Eb is connected to power converter 2, and operation of motor M1 can be continued.
【0069】このようにして、第2の実施形態に係る電
源装置21では、バッテリEbの負荷を平準化すること
ができ、且つ、コンデンサC1に蓄積された電圧を有効
に利用することができる。Thus, in the power supply device 21 according to the second embodiment, the load on the battery Eb can be leveled, and the voltage stored in the capacitor C1 can be used effectively.
【0070】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。図7は、第3の実施形態に係る電源装置の構成
を示す回路図である。同図に示すように、該電源装置3
1は、前述した第1、第2の実施形態と同様に、充電が
可能なバッテリEbと、電気2重層キャパシタ等の大容
量コンデンサ(以下、単にコンデンサという)C1と、
電力変換器2と、電圧センサ3と、制御回路4と、を有
している。また、3つのスイッチSW21,SW22,
SW23を具備している。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply device according to the third embodiment. As shown in FIG.
1 is a rechargeable battery Eb and a large-capacity capacitor (hereinafter simply referred to as a capacitor) C1 such as an electric double-layer capacitor, as in the first and second embodiments described above.
It has a power converter 2, a voltage sensor 3, and a control circuit 4. Also, three switches SW21, SW22,
SW23 is provided.
【0071】電力変換器2の、一端側となる点P31
は、SW21を介してバッテリEbのプラス端に接続さ
れている。また、点P31は、コンデンサC1の一端に
も接続されている。該コンデンサC1の他端の点P33
は、スイッチSW22を介して点P34に接続され、ま
た、点P33は、スイッチSW23を介して点P32に
接続されている。なお、電力変換器2の構成は、図2に
示したものと同一である。A point P 31 on one end of the power converter 2
Is connected to the positive terminal of the battery Eb via the SW21. The point P31 is also connected to one end of the capacitor C1. Point P33 at the other end of the capacitor C1
Is connected to a point P34 via a switch SW22, and the point P33 is connected to a point P32 via a switch SW23. The configuration of the power converter 2 is the same as that shown in FIG.
【0072】図8は、図7に示す制御回路4による処理
手順を示すフローチャートであり、以下、該フローチャ
ートを参照しながら、第3の実施形態の作用について説
明する。作動開始時は、初期状態として、スイッチSW
21がオン、スイッチSW22、SW23がオフとされ
る(ステップST21)。FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure by the control circuit 4 shown in FIG. 7. Hereinafter, the operation of the third embodiment will be described with reference to the flowchart. At the start of operation, switch SW
The switch 21 is turned on, and the switches SW22 and SW23 are turned off (step ST21).
【0073】次にモータM1が力行運転か回生運転か
を、電力変換器2のコントローラ7(図2参照)から送
られる情報に基づいて判断する(ステップST22)。Next, it is determined whether the motor M1 is in the power running operation or the regenerative operation based on information sent from the controller 7 (see FIG. 2) of the power converter 2 (step ST22).
【0074】そして、ステップST22でモータM1が
回生運転であると判断された場合には、電圧センサ3に
よる検出値に基づいて、コンデンサC1に充電されてい
る電圧VCが該コンデンサC1の満充電時の電圧VCmax
に達しているかどうかが判断される(ステップST2
3)。初期状態では、電圧VCは未だVCmaxに達してい
ないので(ステップST23でNO)、電圧VCが電力
変換器2の最低作動電圧VIminよりも小さいかどうか
が判断される(ステップST24)。If it is determined in step ST22 that the motor M1 is in the regenerative operation, the voltage VC charged in the capacitor C1 is changed based on the value detected by the voltage sensor 3 when the capacitor C1 is fully charged. Voltage VCmax
Is determined (step ST2).
3). In the initial state, since the voltage VC has not yet reached VCmax (NO in step ST23), it is determined whether the voltage VC is lower than the minimum operating voltage VImin of the power converter 2 (step ST24).
【0075】コンデンサC1が十分に充電されていない
状態では、コンデンサC1の充電電圧は、VIminに達
していないので(ステップST24でYES)、スイッ
チSW21がオフ、SW22がオン、SW23がオフと
なるように切り換える(ステップST27)。これによ
り、回生時において電力変換器2より出力される電圧
は、コンデンサC1とバッテリEbの直列接続回路に印
加され、コンデンサC1、及びバッテリEbを充電させ
ることができる。When the capacitor C1 is not sufficiently charged, the charge voltage of the capacitor C1 has not reached VImin (YES in step ST24), so that the switch SW21 is turned off, the switch SW22 is turned on, and the SW23 is turned off. (Step ST27). Thereby, the voltage output from the power converter 2 during regeneration is applied to the series connection circuit of the capacitor C1 and the battery Eb, and the capacitor C1 and the battery Eb can be charged.
【0076】充電が進み、コンデンサC1の充電電圧が
最低作動電圧VIminよりも大きくなると(ステップS
T24でNO)、スイッチSW21、SW22が共にオ
フ、SW23がオンとなるように切り換えられ(ステッ
プST28)、コンデンサC1のみが電力変換器2に接
続される。つまり、コンデンサC1のみに、充電される
ようになる。When charging proceeds and the charging voltage of the capacitor C1 becomes higher than the minimum operating voltage VImin (step S
(NO in T24), the switches SW21 and SW22 are both switched off and the switch SW23 is switched on (step ST28), and only the capacitor C1 is connected to the power converter 2. That is, only the capacitor C1 is charged.
【0077】このときの、電力変換器2の端子電圧Vou
tは、コンデンサC1の充電電圧VCとなるが、該充電電
圧VCは電力変換器2の最低作動電圧VImin以上となっ
ているので、電力変換器2、及びモータM1は正常に動
作を続けることができる。At this time, the terminal voltage Vou of the power converter 2
t is the charging voltage VC of the capacitor C1, but since the charging voltage VC is equal to or higher than the minimum operating voltage VImin of the power converter 2, the power converter 2 and the motor M1 may continue to operate normally. it can.
【0078】そして、バッテリEbとコンデンサC1と
の双方が電力変換器2に接続されているときには、バッ
テリEbのみにより電圧を出力する場合と比較し、バッ
テリEbに流れる充電電流が減少するので、バッテリEb
の負荷を平準化することができる。また、コンデンサC
1のみが電力変換器2と接続されているときには、バッ
テリEbに充電電流が流れないために、より一層バッテ
リEbの負荷平準化を図ることができる。When both the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2, the charging current flowing through the battery Eb is reduced as compared with the case where the voltage is output only by the battery Eb. Eb
Load can be leveled. The capacitor C
When only 1 is connected to the power converter 2, the charging current does not flow to the battery Eb, so that the load level of the battery Eb can be further leveled.
【0079】また、回生運転中に、コンデンサC1の充
電電圧VCが、満充電時の電圧VCmaxに達した場合には
(ステップST23でYES)、これ以上のコンデンサ
C1への充電を回避するために、スイッチSW21をオ
ン、SW22、SW23を共にオフとすることにより
(ステップST26)、運転を継続することができる。If the charging voltage VC of the capacitor C1 has reached the full-charge voltage VCmax during the regenerative operation (YES in step ST23), it is necessary to avoid charging the capacitor C1 further. By turning on the switch SW21 and turning off both the switches SW22 and SW23 (step ST26), the operation can be continued.
【0080】他方、ステップST22の判断で、電力変
換器2が力行運転である場合には、コンデンサC1の充
電電圧VCがゼロボルト付近の最低充電電圧VCminより
も大きいかどうかが判断される(ステップST25)。
この時点では、コンデンサC1の充電電圧VCは、電圧
VCminよりも大きいので(ステップST25でNO)、
引き続き、充電電圧VCが電力変換器2の最低作動電圧
VIminよりも小さいかどうかが判断される(ステップ
ST24)。On the other hand, if it is determined in step ST22 that power converter 2 is in power running operation, it is determined whether charging voltage VC of capacitor C1 is higher than minimum charging voltage VCmin near zero volt (step ST25). ).
At this time, since the charging voltage VC of the capacitor C1 is higher than the voltage VCmin (NO in step ST25),
Subsequently, it is determined whether or not charging voltage VC is lower than minimum operating voltage VImin of power converter 2 (step ST24).
【0081】そして、コンデンサC1の充電の程度によ
り、充電電圧VCが最低作動電圧VIminよりも小さい場
合には(ステップST24でYES)、スイッチSW2
1をオフ、SW22をオン、SW23をオフとして(ス
テップST27)、バッテリEbとコンデンサC1とが
電力変換器2に接続された状態とする。即ち、バッテリ
Ebの出力電圧とコンデンサC1の出力電圧とを加算し
た電圧が電力変換器2へ与えられる。If the charging voltage VC is lower than the minimum operating voltage VImin due to the degree of charging of the capacitor C1 (YES in step ST24), the switch SW2
1 is turned off, SW22 is turned on, and SW23 is turned off (step ST27), so that the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2. That is, a voltage obtained by adding the output voltage of the battery Eb and the output voltage of the capacitor C1 is supplied to the power converter 2.
【0082】この際、前述した第1、第2の実施形態と
同様に、バッテリEbを単独で用いる場合と比較し、バ
ッテリEbに流れる放電電流が減少するので、バッテリ
Ebの負荷を平準化することができる。At this time, as in the first and second embodiments, the discharge current flowing through the battery Eb is reduced as compared with the case where the battery Eb is used alone, so that the load on the battery Eb is leveled. be able to.
【0083】また、コンデンサC1の充電電圧VCが、
最低作動電圧VIminよりも大きい場合には(ステップ
ST24でNO)、スイッチSW21、SW22をオ
フ、SW23をオンとすることにより(ステップST2
8)、コンデンサC1のみを電力変換器2へ接続する。
即ち、コンデンサC1の出力電圧のみが電力変換器2へ
与えられる。そして、この場合においても、前述した第
1の実施形態と同様に、バッテリEbに放電電流が流れ
ないので、バッテリEbの負荷を平準化させることがで
きる。Further, the charging voltage VC of the capacitor C1 becomes
If it is higher than the minimum operating voltage VImin (NO in step ST24), the switches SW21 and SW22 are turned off and the switch SW23 is turned on (step ST2).
8) Connect only the capacitor C1 to the power converter 2.
That is, only the output voltage of the capacitor C1 is supplied to the power converter 2. Also in this case, similarly to the first embodiment, since no discharge current flows through the battery Eb, the load on the battery Eb can be leveled.
【0084】そして、力行運転中に、コンデンサC1の
充電電圧VCがフルに放電である場合には、充電電圧VC
が電圧VCminよりも小さくなるので(ステップST25
でYES)、スイッチSW21がオン、SW22、SW
23が共にオフとなり(ステップST29)、バッテリ
Ebのみが電力変換器2に接続されるように切り換わ
り、モータM1の運転を継続させることができる。If the charging voltage VC of the capacitor C1 is fully discharged during the power running operation, the charging voltage VC
Becomes smaller than the voltage VCmin (step ST25).
YES), switch SW21 is on, SW22, SW
23 are both turned off (step ST29), and only the battery Eb is switched to be connected to the power converter 2, so that the operation of the motor M1 can be continued.
【0085】このようにして、本発明の第3の実施形態
に係る電源装置31においても、前述の第1,第2の実
施形態と同様に、バッテリEbの負荷を平準化すること
ができ、且つ、コンデンサC1に蓄積された電圧を有効
に利用することができる。また、第3の実施形態では、
バッテリEbのみが電力変換器2に接続される場合、バ
ッテリEbとコンデンサC1とが電力変換器2の接続さ
れる場合、及びコンデンサC1のみが電力変換器2に接
続される場合のいずれの場合においても、電流が流れる
ループ中に存在するスイッチ素子が1個のみとなり、ス
イッチ素子による損失を低減することができる。As described above, also in the power supply device 31 according to the third embodiment of the present invention, the load on the battery Eb can be leveled as in the first and second embodiments. In addition, the voltage stored in the capacitor C1 can be effectively used. In the third embodiment,
In any of the case where only the battery Eb is connected to the power converter 2, the case where the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2, and the case where only the capacitor C1 is connected to the power converter 2 Also, only one switch element exists in the loop through which the current flows, and the loss due to the switch element can be reduced.
【0086】図9は、第3の実施形態に示した電源装置
31の変形例の構成を示す説明図である。この電源装置
31′は、3つのスイッチSW21、SW22、SW2
3、及びコンデンサC1の取り付け位置が、図7に示し
たものと相違している。動作は、第3の実施形態と同様
であるので、その説明を省略する。そして、このような
構成においても、第3の実施形態と同様の効果を得るこ
とができる。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of a modified example of the power supply device 31 shown in the third embodiment. This power supply device 31 'includes three switches SW21, SW22, and SW2.
3 and the mounting position of the capacitor C1 are different from those shown in FIG. The operation is the same as in the third embodiment, and a description thereof will be omitted. And even in such a configuration, the same effect as in the third embodiment can be obtained.
【0087】図20(a)、(b)は、第3の実施形態
に係る電源装置31の、バッテリEbに流れる電流、及
び出力電圧Voutの変化を示す特性図である。回生電
力、及び力行電力は、図18に示したものと同一であ
る。そして、同図から理解されるように、第3の実施形
態に係る電源装置31では、バッテリEbに流れる電流
が平準化されると共に、コンデンサC1の単独作動時に
は、バッテリEbには電流が流れない。FIGS. 20A and 20B are characteristic diagrams showing changes in the current flowing through the battery Eb and the output voltage Vout of the power supply device 31 according to the third embodiment. The regenerative electric power and the power running electric power are the same as those shown in FIG. As can be understood from the figure, in the power supply device 31 according to the third embodiment, the current flowing through the battery Eb is leveled, and no current flows through the battery Eb when the capacitor C1 operates alone. .
【0088】次に、本発明の第4の実施形態に係る電源
装置について説明する。図10は、第4の実施形態に係
る電源装置41の構成を示す回路図である。同図に示す
ように、該電源装置41は、電力変換器2と、電圧セン
サ3と、コンデンサC1と、3つのスイッチSW21、
SW22、SW23を具備しており、図7に示した電源
装置31と略同一構成を成している。そして、電力変換
器2から制御回路4へ、該電力変換器2の最低作動電圧
VIが出力されるように構成されている点で相違してい
る。また、電力変換器2は、図2に示したものと同一の
構成を有している。Next, a power supply device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply device 41 according to the fourth embodiment. As shown in the figure, the power supply device 41 includes a power converter 2, a voltage sensor 3, a capacitor C1, three switches SW21,
SW22 and SW23 are provided, and have substantially the same configuration as the power supply device 31 shown in FIG. The difference is that the power converter 2 is configured to output the minimum operating voltage VI of the power converter 2 to the control circuit 4. The power converter 2 has the same configuration as that shown in FIG.
【0089】図2に示したコントローラ7は、電流セン
サ6で測定されるモータM1に流れる電流値(電機子電
流)I、及び回転センサ5で測定されるモータM1の回
転数Nに基づき、以下に示す(7)式により、最低作動
電圧VIを求める。The controller 7 shown in FIG. 2 determines the following based on the current value (armature current) I flowing through the motor M1 measured by the current sensor 6 and the rotation speed N of the motor M1 measured by the rotation sensor 5. The minimum operating voltage VI is obtained by the following equation (7).
【0090】 VI=K・Φ・N+R・I ・・・(7) 但し、Kは定数、Φは界磁束、Rは電機子抵抗である。VI = K · Φ · N + R · I (7) where K is a constant, Φ is a field magnetic flux, and R is an armature resistance.
【0091】そして、この演算により求められた最低作
動電圧VIを図10に示す制御回路4へ出力する。Then, the minimum operating voltage VI obtained by this calculation is output to the control circuit 4 shown in FIG.
【0092】図11は、図10に示す制御回路4による
処理手順を示すフローチャートであり、以下、該フロー
チャートを参照しながら、第4の実施形態の作用につい
て説明する。作動開始時は、初期状態として、スイッチ
SW21がオン、スイッチSW22、SW23がオフと
される(ステップST31)。FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure by the control circuit 4 shown in FIG. 10. Hereinafter, the operation of the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart. At the start of the operation, as an initial state, the switch SW21 is turned on, and the switches SW22 and SW23 are turned off (step ST31).
【0093】そして、電力変換器2より与えられる最低
作動電圧VIを読み込み(ステップST32)、該最低
作動電圧VIを、以後の処理で用いる最低作動電圧VI
minとして設定する。その後、図8に示したステップS
T22〜ST29の処理と同様の処理を行ない、バッテ
リEbのみが電力変換器2に接続された状態、バッテリ
EbとコンデンサC1とが電力変換器2に接続された状
態、及びコンデンサC1のみが電力変換器2に接続され
た状態を切り換える処理を行う。Then, the minimum operating voltage VI provided by the power converter 2 is read (step ST32), and the minimum operating voltage VI is used as the minimum operating voltage VI used in the subsequent processing.
Set as min. Then, step S shown in FIG.
The same processing as the processing of T22 to ST29 is performed, and only the battery Eb is connected to the power converter 2, the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2, and only the capacitor C1 is converted to power. A process for switching the state of connection to the device 2 is performed.
【0094】このようにして、本発明の第4の実施形態
に係る電源装置41では、モータM1の電機子電流I、
及び該モータM1の回転数Nに応じて適宜電力変換器2
の最低作動電圧VIを求め、該最低作動電圧VIに応じ
て、各種の運転状態(バッテリのみが電力変換器2に接
続された状態、バッテリEbとコンデンサC1とが電力
変換器2に接続された状態、及びコンデンサC1のみが
電力変換器2に接続された状態)を切り換えるように制
御しているので、コンデンサC1のみが電力変換器2に
接続される機会を多く設定することができるようにな
り、より一層バッテリEbの負荷の平準化を図ることが
できる。Thus, in the power supply device 41 according to the fourth embodiment of the present invention, the armature current I,
And the power converter 2 according to the rotational speed N of the motor M1.
Is determined in accordance with the minimum operating voltage VI. Various operating states (a state in which only the battery is connected to the power converter 2, a state in which the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2) The state and the state in which only the capacitor C1 is connected to the power converter 2) are controlled to be switched, so that it is possible to set many opportunities to connect only the capacitor C1 to the power converter 2. Thus, the load of the battery Eb can be further leveled.
【0095】図21(a)、(b)は、第4の実施形態
に係る電源装置41の、バッテリEbに流れる電流、及
び端子電圧Voutの変化を示す特性図である。回生電
力、及び力行電力は、図18に示したものと同一であ
る。そして、同図から理解されるように、第4の実施形
態に係る電源装置41では、バッテリEbに流れる電流
が平準化されると共に、コンデンサC1の単独作動時に
は、バッテリEbには電流が流れない。FIGS. 21A and 21B are characteristic diagrams showing changes in the current flowing through the battery Eb and the terminal voltage Vout of the power supply device 41 according to the fourth embodiment. The regenerative electric power and the power running electric power are the same as those shown in FIG. As can be understood from the figure, in the power supply device 41 according to the fourth embodiment, the current flowing through the battery Eb is leveled, and no current flows through the battery Eb when the capacitor C1 operates alone. .
【0096】更に、同図(b)に示す如くに、電力変換
器2の最低作動電圧VIが変化するものと仮定すると、
バッテリEbとコンデンサC1とが電力変換器2に接続
される状態から、コンデンサC1のみが電力変換器2に
接続される状態に移行するコンデンサC1の充電電圧
は、約40ボルトとなり、VI固定値(50ボルト)と
比較して、コンデンサC1のみが電力変換器2に接続さ
れる状態が増加している。Further, assuming that the minimum operating voltage VI of the power converter 2 changes as shown in FIG.
The charging voltage of the capacitor C1, which shifts from a state in which the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2 to a state in which only the capacitor C1 is connected to the power converter 2, becomes about 40 volts and has a VI fixed value ( 50 volts), the state where only the capacitor C1 is connected to the power converter 2 is increasing.
【0097】次に、本発明の第5の実施形態について説
明する。なお、第5の実施形態に係る電源装置の回路構
成は、図7に示した回路と同一であるため、図7に示す
回路図を用い、その構成説明を省略する。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Since the circuit configuration of the power supply device according to the fifth embodiment is the same as the circuit shown in FIG. 7, the description of the configuration will be omitted using the circuit diagram shown in FIG.
【0098】図12は、第5の実施形態に係る制御回路
4の処理手順を示すフローチャート、図13は、電力変
換器2の2つの端子間の電圧Voutと、コンデンサC1
の充電電圧VCの変化の様子を示すタイミングチャート
であり、以下、これらを参照しながら、第5の実施形態
の動作について説明する。FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of the control circuit 4 according to the fifth embodiment, and FIG. 13 is a diagram showing a voltage Vout between two terminals of the power converter 2 and a capacitor C1.
5 is a timing chart showing how the charging voltage VC changes. The operation of the fifth embodiment will be described below with reference to the timing chart.
【0099】制御回路4による制御が開始されると、ま
ず、バッテリEbの出力電圧と、コンデンサC1の充電
電圧VCとが比較される(ステップST41)。そし
て、初期状態では、モータM1が停止しており、更に、
電圧VCとEbとの間には、VC<Ebなる関係が成立す
るので(ステップST41でNO)、初期化フロー(初
期設定モード)に入る。When the control by the control circuit 4 is started, first, the output voltage of the battery Eb is compared with the charging voltage VC of the capacitor C1 (step ST41). Then, in the initial state, the motor M1 is stopped, and
Since the relationship of VC <Eb is established between the voltages VC and Eb (NO in step ST41), an initialization flow (initial setting mode) is entered.
【0100】この時、モータM1は停止しており、回生
運転ではないので(ステップST42でNO)、スイッ
チSW21のみをオンとして、バッテリEbのみを電力
変換器2に接続する状態で待機する(ステップST4
3)。次いで、モータM1の回転を開始し、回転数を上
昇させた場合、或いは定速回転時においては、コンデン
サC1の充電電圧VCは、未だゼロであるため、ステッ
プST41にてNOとなり、また、力行運転であるため
(ステップST42でNO)、スイッチSW21のみが
オンとなる(ステップST43)。これにより、バッテ
リEbのみが電力変換器2に接続される状態となる(図
13の状態「1」)。At this time, since the motor M1 has stopped and is not in the regenerative operation (NO in step ST42), only the switch SW21 is turned on, and the apparatus stands by in a state where only the battery Eb is connected to the power converter 2 (step ST42). ST4
3). Next, when the rotation of the motor M1 is started and the number of rotations is increased, or at the time of constant speed rotation, the charging voltage VC of the capacitor C1 is still zero. Since the operation is in progress (NO in step ST42), only switch SW21 is turned on (step ST43). Thus, only battery Eb is connected to power converter 2 (state “1” in FIG. 13).
【0101】次いで、モータM1の回転数を低下させる
際には、VC=0であり(ステップST41でNO)、
且つ、回生運転であるので(ステップST42でYE
S)、スイッチSW22のみがオンとなる(ステップS
T44)。これにより、バッテリEbとコンデンサC1
とが電力変換器2に接続される状態となる(状態
「2」)。つまり、バッテリEb、及びコンデンサC1
の双方に回生時の電圧が充電される。Next, when decreasing the rotation speed of the motor M1, VC = 0 (NO in step ST41),
In addition, since it is the regenerative operation (YE in step ST42)
S), only the switch SW22 is turned on (step S)
T44). Thereby, the battery Eb and the capacitor C1
Are connected to the power converter 2 (state “2”). That is, the battery Eb and the capacitor C1
Are charged with the voltage at the time of regeneration.
【0102】また、充電中に、回生運転から力行運転に
切り換えられた場合には(状態「3」)、再度、バッテ
リEbのみが電力変換器2に接続される状態に切り換え
られる。When the mode is switched from the regenerative operation to the power running operation during charging (state "3"), the state is switched again to a state in which only the battery Eb is connected to the power converter 2.
【0103】その後、コンデンサC1の充電が進み(状
態「4」)、該コンデンサC1の充電電圧VCが上昇し
て電圧Ebに達すると(ステップST41でYES)、
初期化フローを終了し、通常動作フロー(通常設定モー
ド)に移行する。Thereafter, the charging of the capacitor C1 proceeds (state "4"), and when the charging voltage VC of the capacitor C1 rises and reaches the voltage Eb (YES in step ST41),
The initialization flow ends, and the flow shifts to the normal operation flow (normal setting mode).
【0104】そして、この状態でモータM1の回転数を
低下させると、回生運転となり(ステップST45でY
ES)、コンデンサC1の充電電圧VCが、該充電電圧
の最大値VCmaxに達しているかどうかが判断される(ス
テップST47)。そして、VC<VCmaxである場合に
は(ステップST47でYES)、スイッチSW23の
みをオンとして(ステップST51)、コンデンサC1
のみが電力変換器2と接続される状態とする(図13の
状態「5」)。これにより、回生時に発生する電圧を全
てコンデンサC1に充電することができる。Then, when the rotation speed of the motor M1 is reduced in this state, regenerative operation is performed (Y in step ST45).
ES), it is determined whether the charging voltage VC of the capacitor C1 has reached the maximum value VCmax of the charging voltage (step ST47). If VC <VCmax (YES in step ST47), only the switch SW23 is turned on (step ST51), and the capacitor C1 is turned on.
Only the power converter 2 is connected to the power converter 2 (state “5” in FIG. 13). As a result, all the voltage generated during regeneration can be charged in the capacitor C1.
【0105】次いで、回生運転を継続すると、コンデン
サC1の充電電圧VCが上昇し、最大値VCmaxに達する
と、(ステップST47でNO)、スイッチSW21の
みがオンとなり(ステップST50)、バッテリEbの
みが電力変換器2に接続される状態に切り換えられる。
これにより、コンデンサC1が耐圧以上の電圧に上昇す
ることを防止することができる。Next, when the regenerative operation is continued, the charging voltage VC of the capacitor C1 rises, and when it reaches the maximum value VCmax (NO in step ST47), only the switch SW21 is turned on (step ST50), and only the battery Eb is turned on. The state is switched to a state of being connected to power converter 2.
This can prevent the capacitor C1 from rising to a voltage higher than the withstand voltage.
【0106】その後、モータM1の回転数を増加させる
か、或いは定速回転させて力行運転とすると(ステップ
ST45でNO)、電圧VCと電圧Ebとが比較される
(ステップST46)。そして、電圧VCの方が大きい
場合には(ステップST46でYES)、スイッチSW
22のみをオンとして(ステップST49)、バッテリ
EbとコンデンサC1とが電力変換器2に接続された状
態とする(状態「6」)。Thereafter, when the number of revolutions of the motor M1 is increased or the motor M1 is rotated at a constant speed to perform the power running operation (NO in step ST45), the voltage VC and the voltage Eb are compared (step ST46). If the voltage VC is higher (YES in step ST46), the switch SW
Only 22 is turned on (step ST49), and the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2 (state "6").
【0107】また、力行運転を継続することにより、電
圧VCが低下し、電圧VCが電圧Ebよりも小さくなると
(ステップST46でNO)、スイッチSW21のみを
オンとすることにより(ステップST48)、バッテリ
Ebのみが電力変換器2に接続された状態に切り換える
(状態「7」)。従って、この時点で、コンデンサC1
の充電電圧VCの放電が止まるので、電圧VCはバッテリ
Ebの出力電圧よりも低くなることがない。Further, when the power running operation is continued, the voltage VC decreases, and when the voltage VC becomes lower than the voltage Eb (NO in step ST46), only the switch SW21 is turned on (step ST48). The state is switched to the state where only Eb is connected to the power converter 2 (state “7”). Therefore, at this point, the capacitor C1
, The discharge of the charging voltage VC stops, so that the voltage VC does not become lower than the output voltage of the battery Eb.
【0108】そして、回生運転、力行運転の切り換えが
行われた場合には、上記と同様に図13に示す状態
「8」、「9」、「10」の如くに変化する。こうし
て、コンデンサC1の充電電圧VCと、バッテリEbの
出力電圧との大きさの関係に基づいて、コンデンサC1
のみが電力変換器2に接続される状態、バッテリEbの
みが電力変換器2に接続される状態、及びコンデンサC
1とバッテリEbの双方が電力変換器2に接続される状
態を切り換えることができるのである。When switching between the regenerative operation and the power running operation is performed, the state changes to the state "8", "9", or "10" shown in FIG. Thus, based on the magnitude relationship between the charging voltage VC of the capacitor C1 and the output voltage of the battery Eb, the capacitor C1
Only the state where only the battery Eb is connected to the power converter 2, the state where only the battery Eb is connected to the power
1 and the battery Eb can be switched between being connected to the power converter 2.
【0109】このようにして、本実施形態に係る電源回
路では、力行運転時におけるコンデンサC1の充電電圧
VCが、常時電圧Eb以上となるように保持される。従
って、次回、回生運転に切り換えられた際に、コンデン
サC1の充電電圧VCが電圧Eb以上となっているの
で、コンデンサC1のみが電力変換器2に接続された状
態での運転が可能となる。従って、従来例で示した図2
2の第2電力変換器は不要となる。As described above, in the power supply circuit according to the present embodiment, the charging voltage VC of the capacitor C1 during the power running operation is maintained so as to be always equal to or higher than the voltage Eb. Therefore, the next time the operation is switched to the regenerative operation, the charging voltage VC of the capacitor C1 is equal to or higher than the voltage Eb, so that the operation with only the capacitor C1 connected to the power converter 2 becomes possible. Therefore, FIG.
The second second power converter becomes unnecessary.
【0110】また、初期化フローが終了した後には、回
生時には、コンデンサC1のみが電力変換器2に接続さ
れる状態に切り換えられるので、バッテリEbには電流
は流れない。また、力行時には、バッテリEbとコンデ
ンサC1とが電力変換器2に接続される状態となるの
で、電力変換器2の電源電圧を上昇させることができ、
且つ、モータM1の消費電力は変化しないので、結果と
してバッテリEbに流れる電流を低減することができ
る。これにより、バッテリEbの負荷を軽減、負荷平準
化を図ることができる。After the initialization flow is completed, during regeneration, only the capacitor C1 is switched to the state of being connected to the power converter 2, so that no current flows through the battery Eb. Further, during power running, the battery Eb and the capacitor C1 are connected to the power converter 2, so that the power supply voltage of the power converter 2 can be increased,
In addition, since the power consumption of the motor M1 does not change, the current flowing to the battery Eb can be reduced as a result. Thus, the load on the battery Eb can be reduced and the load can be leveled.
【0111】以下、バッテリEbとコンデンサC1との
直列接続回路を用いて電力を供給する場合と、バッテリ
Ebのみで電力を供給する場合で、バッテリEbに流れ
る電流値を比較する。Hereinafter, a current value flowing through the battery Eb is compared between a case where power is supplied using a series connection circuit of the battery Eb and the capacitor C1 and a case where power is supplied only by the battery Eb.
【0112】バッテリEbとコンデンサC1との直列接
続回路の場合には、電力変換器2の端子電圧Voutは、
Vout=VC+Ebとなり、バッテリEb単独の場合と比
較して電圧VC分だけ増加する。このとき、バッテリE
bにに流れる電流をIbとすると、電流Ibは、以下の
(8)式で示すことができる。In the case of a series connection circuit of the battery Eb and the capacitor C1, the terminal voltage Vout of the power converter 2 is
Vout = VC + Eb, which is increased by the voltage VC as compared with the case of the battery Eb alone. At this time, the battery E
Assuming that the current flowing through b is Ib, the current Ib can be expressed by the following equation (8).
【0113】 Ib=Pm/Vout=Pm/(Eb+VC) ・・・(8) ここで、Pmは、その時点での必要力行電力である。ま
た、この電力をバッテリEbのみで供給すると、バッテ
リEbに流れる電流Ibbは、以下の(9)式で示すこと
ができる。Ib = Pm / Vout = Pm / (Eb + VC) (8) Here, Pm is the required powering power at that time. When this power is supplied only by the battery Eb, the current Ibb flowing through the battery Eb can be expressed by the following equation (9).
【0114】Ibb=Pm/Eb ・・・(9) 従って、電流Ibと電流Ibbとの比率Ib/Ibbは、以下
の(10)式により求めることができる。Ibb = Pm / Eb (9) Accordingly, the ratio Ib / Ibb between the current Ib and the current Ibb can be obtained by the following equation (10).
【0115】 Ib/Ibb=Eb/(Eb+VC)=1/(1+(VC/Eb))<1 ・・・(10) 従って、直列運転時の電流Ibは、単独運転時の電流Ib
bと比較して減少するので、バッテリEbの負荷平準化
を図ることができる。Ib / Ibb = Eb / (Eb + VC) = 1 / (1+ (VC / Eb)) <1 (10) Therefore, the current Ib in the series operation is the current Ib in the single operation.
Since it is smaller than b, load leveling of the battery Eb can be achieved.
【0116】また、初期化フローにおいて、コンデンサ
C1をバッテリEbの出力電圧まで充電させる際の電力
として、回生時の電力を用いているので、コンデンサC
1への充電回路が不要となる。また、バッテリEbの電
力を用いないので、バッテリEbからの持ち出し分が無
く、該バッテリEbの負荷軽減を図ることができる。Also, in the initialization flow, the power at the time of regeneration is used as the power for charging the capacitor C1 to the output voltage of the battery Eb.
The circuit for charging to 1 is not required. In addition, since the power of the battery Eb is not used, there is no portion to be taken out of the battery Eb, and the load on the battery Eb can be reduced.
【0117】次に、本発明の第6の実施形態について説
明する。図14は、第6の実施形態に係る電源装置の構
成を示す回路図である。同図に示すように、該電源装置
51は、図7に示した電源装置22と略同一の構成を有
しており、充電回路(昇圧用の充電回路)52を具備し
た点で相違している。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply device according to the sixth embodiment. As shown in the figure, the power supply device 51 has substantially the same configuration as the power supply device 22 shown in FIG. 7 and differs from the power supply device 51 in that a charging circuit (a charging circuit for boosting) 52 is provided. I have.
【0118】充電回路52は、コンデンサC1に蓄積さ
れた電力をバッテリEbに充電して、コンデンサC1の
出力電圧を昇圧するものである。また、その他の構成要
素は、図7に示したものと同一であるので、同一符号を
付してその構成説明を省略する。The charging circuit 52 charges the battery Eb with the electric power stored in the capacitor C1, and boosts the output voltage of the capacitor C1. The other components are the same as those shown in FIG. 7, and thus the same reference numerals are given and the description of the components will be omitted.
【0119】図15は、第6の実施形態に係る電源装置
51の動作を示すフローチャートであり、以下該フロー
チャートを参照しながら本実施形態の動作について説明
する。初期化フロー(初期設定モード)、及び通常動作
フロー(通常設定モード)については、図12に示した
手順と同一である。いま、通常動作が終了(電源オフ時
やイグニッションオフ時など)すると(ステップST6
1)、終了前処理(終了モード)として、スイッチSW
23のみをオンとする処理が行われる(ステップST6
2,ST63)。FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the power supply device 51 according to the sixth embodiment. Hereinafter, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart. The initialization flow (initial setting mode) and the normal operation flow (normal setting mode) are the same as the procedure shown in FIG. Now, when the normal operation is completed (when the power is turned off or the ignition is turned off, etc.) (step ST6)
1) As a pre-end processing (end mode), a switch SW
The process of turning on only 23 is performed (step ST6).
2, ST63).
【0120】次いで、充電回路52を起動させることに
より、コンデンサC1に残存する電力を、バッテリEb
に充電する処理を行う(ステップST64)。そして、
充電が進むにつれて、コンデンサC1の出力電圧が低下
し、バッテリEbの充電電圧よりも小さくなると、充電
回路52により、コンデンサC1の出力電圧をバッテリ
Ebの充電電圧に昇圧するように動作する。Next, by starting the charging circuit 52, the electric power remaining in the capacitor C1 is transferred to the battery Eb.
Is performed (step ST64). And
As the charging proceeds, when the output voltage of the capacitor C1 decreases and becomes lower than the charging voltage of the battery Eb, the charging circuit 52 operates to increase the output voltage of the capacitor C1 to the charging voltage of the battery Eb.
【0121】その後、コンデンサC1の電圧がゼロに近
づき、充電回路52の動作下限電圧Vlowに達すると
(ステップST65)、充電動作を停止させて、全ての
動作を終了する(ステップST66)。Thereafter, when the voltage of the capacitor C1 approaches zero and reaches the operation lower limit voltage Vlow of the charging circuit 52 (step ST65), the charging operation is stopped and all operations are terminated (step ST66).
【0122】このようにして、本発明の第6の実施形態
に係る電源装置51では、動作完了後、コンデンサC1
に残存している電力を、バッテリEbに充電するので、
コンデンサC1に残存している電力を自然放電させるこ
とがなく、有効利用することができる。Thus, in the power supply device 51 according to the sixth embodiment of the present invention, after the operation is completed, the capacitor C1
Is charged to the battery Eb,
The electric power remaining in the capacitor C1 is not discharged spontaneously and can be effectively used.
【0123】また、この充電回路52は、バッテリEb
と、コンデンサC1のグランドと同一としているので、
特別に絶縁型充電器を用いる必要がなく、更に、イグニ
ッションオフ時等、動作完了後の処理であるため、充電
時間にモータ制御上の制約がなく、バッテリEbの充電
効率を優先させることができるため、数アンペア程度の
小容量低電流を出力する簡易昇圧回路(チョッパ方式)
を用いることができる。The charging circuit 52 includes a battery Eb
And the same as the ground of the capacitor C1,
There is no need to use an insulated charger, and since the process is performed after the operation is completed, such as when the ignition is turned off, there is no restriction on the motor control in the charging time, and the charging efficiency of the battery Eb can be prioritized. Therefore, a simple booster circuit (chopper type) that outputs a small capacity and low current of about several amperes
Can be used.
【0124】次に、本発明の第7の実施形態について説
明する。図16は、第7の実施形態に係る電源装置の構
成を示す回路図である。同図に示すように、該電源装置
61は、図7に示した電源装置31と略同一の構成を有
しており、充電回路(降圧用の充電回路)62を具備し
た点で相違している。Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 16 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply device according to the seventh embodiment. As shown in the drawing, the power supply device 61 has substantially the same configuration as the power supply device 31 shown in FIG. 7, and differs from the power supply device 61 in that a charging circuit (a step-down charging circuit) 62 is provided. I have.
【0125】充電回路62は、蓄積された電力をコンデ
ンサC1に充電するものである。また、その他の構成要
素は、図7に示したものと同一であるので、同一符号を
付してその構成説明を省略する。The charging circuit 62 charges the stored electric power to the capacitor C1. The other components are the same as those shown in FIG. 7, and thus the same reference numerals are given and the description of the components will be omitted.
【0126】図17は、第7の実施形態に係る電源装置
61の動作を示すフローチャートであり、以下該フロー
チャートを参照しながら本実施形態の動作について説明
する。なお、本実施形態では、図12に示したフローチ
ャートと比較して、初期化フローの処理手順のみが相違
し、通常動作フローは同一である。FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the power supply device 61 according to the seventh embodiment. Hereinafter, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart. In this embodiment, only the processing procedure of the initialization flow is different from the flowchart shown in FIG. 12, and the normal operation flow is the same.
【0127】いま、電源オンで初期化フローが開始され
る(ステップST71)。該初期化フローでは、まず、
スイッチSW23のみをオンとすることにより、バッテ
リEb、充電回路62、及びコンデンサC1が接続され
るループを形成する(ステップST72)。この際、駆
動モータM1の回転動作は停止状態である。Now, the initialization flow is started when the power is turned on (step ST71). In the initialization flow, first,
By turning on only the switch SW23, a loop connecting the battery Eb, the charging circuit 62, and the capacitor C1 is formed (step ST72). At this time, the rotation operation of the drive motor M1 is stopped.
【0128】次いで、充電回路62を動作させることに
より、バッテリEbより出力される電圧を降圧して、コ
ンデンサC1に供給し、該コンデンサC1を充電する
(ステップST73)。その後、コンデンサC1の出力
電圧VCがバッテリEbの出力電圧に達すると(ステッ
プST74でYES)、充電回路62による充電操作を
停止し、モータM1の回転動作を許可し(ステップST
75)、通常動作フローに入る(ステップST76)。
これにより、モータM1は回転動作を開始する(ステッ
プST77)。Next, by operating the charging circuit 62, the voltage output from the battery Eb is stepped down and supplied to the capacitor C1 to charge the capacitor C1 (step ST73). Thereafter, when the output voltage VC of the capacitor C1 reaches the output voltage of the battery Eb (YES in step ST74), the charging operation by the charging circuit 62 is stopped, and the rotation operation of the motor M1 is permitted (step STST).
75), and enters a normal operation flow (step ST76).
Thus, the motor M1 starts rotating (step ST77).
【0129】このようにして、本発明の第7の実施形態
に係る電源装置61では、モータM1の回転許可前に、
コンデンサC1の出力電圧VCを、電圧Ebまで充電す
るため、モータM1駆動中は、常に、回生時にコンデン
サC1のみが電力変換器2に接続された状態とすること
ができ、回生制御不能状態となることを回避することが
できる。As described above, in the power supply device 61 according to the seventh embodiment of the present invention, before the rotation of the motor M1 is permitted,
Since the output voltage VC of the capacitor C1 is charged up to the voltage Eb, only the capacitor C1 can be always connected to the power converter 2 during regeneration during driving of the motor M1, and the regeneration control is disabled. Can be avoided.
【0130】その結果、モータM1駆動中には、常時、
コンデンサC1の電力受け入れ性能で決まる電力を回生
することができ、バッテリEbには回生電力を一切流さ
ないので、バッテリEbの負荷平準化を図ることができ
る。As a result, while the motor M1 is being driven,
The power determined by the power receiving performance of the capacitor C1 can be regenerated, and no regenerative power flows to the battery Eb, so that the load of the battery Eb can be leveled.
【0131】また、充電回路62は、バッテリEb、及
びコンデンサC1とグランドが同一とされているので、
特別に絶縁型充電器を用いる必要がなく、チョッパ方式
の昇圧回路を用いることができる。The charging circuit 62 has the same ground as the battery Eb and the capacitor C1.
It is not necessary to use an insulating battery charger, and a chopper type booster circuit can be used.
【0132】なお上述した実施形態では、電源装置を車
両を駆動するモータの電源装置として説明したが、車両
駆動用モータや車両のモータに限るものでなく、例えば
冷却ファン用モータや空調機等のモータを駆動するため
の電源装置においても適用可能であって、上述と同様の
効果を有することはいうまでもない。In the above-described embodiment, the power supply device has been described as a power supply device for a motor for driving a vehicle. However, the power supply device is not limited to a motor for driving a vehicle or a motor for a vehicle. The present invention is also applicable to a power supply device for driving a motor, and needless to say, has the same effects as described above.
【0133】以上、本発明の電源装置を図示の実施形態
に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構
成のものに置き換えることができる。Although the power supply device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit may be any configuration having the same function. Can be replaced.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る電源装置の構成
を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した電力変換器の詳細な構成を示す回
路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the power converter shown in FIG.
【図3】第1の実施形態に係る電源装置の動作を示すフ
ローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation of the power supply device according to the first embodiment.
【図4】第1の実施形態の、変形例に係る電源装置の構
成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device according to a modification of the first embodiment.
【図5】本発明の第2の実施形態に係る電源装置の構成
を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】第2の実施形態に係る電源装置の動作を示すフ
ローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of the power supply device according to the second embodiment.
【図7】本発明の第3の実施形態に係る電源装置の構成
を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply device according to a third embodiment of the present invention.
【図8】第3の実施形態に係る電源装置の動作を示すフ
ローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of the power supply device according to the third embodiment.
【図9】第3の実施形態の、変形例に係る電源装置の構
成を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a configuration of a power supply device according to a modification of the third embodiment.
【図10】本発明の第4の実施形態に係る電源装置の構
成を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図11】第4の実施形態に係る電源装置の動作を示す
フローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of the power supply device according to the fourth embodiment.
【図12】第5の実施形態に係る電源装置の動作を示す
フローチャートである。FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of the power supply device according to the fifth embodiment.
【図13】電力変換器の両端に発生する電圧と、コンデ
ンサの端子電圧VCの変化の様子を示すタイミングチャ
ートである。FIG. 13 is a timing chart showing how the voltage generated at both ends of the power converter and how the terminal voltage VC of the capacitor changes.
【図14】本発明の第6の実施形態に係る電源装置の構
成を示す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図15】第6の実施形態に係る電源装置の動作を示す
フローチャートである。FIG. 15 is a flowchart illustrating an operation of the power supply device according to the sixth embodiment.
【図16】本発明の第7の実施形態に係る電源装置の構
成を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図17】第7の実施形態に係る電源装置の動作を示す
フローチャートである。FIG. 17 is a flowchart illustrating an operation of the power supply device according to the seventh embodiment.
【図18】10秒間、20KWの回生時、及び10秒
間、20KWの力行時のパワーの変化を示す特性図であ
る。FIG. 18 is a characteristic diagram showing a change in power during regeneration for 20 seconds at 20 KW and power running for 20 seconds at 20 KW.
【図19】第1の実施形態に係る電源装置のバッテリ電
流の変化、及び電力変換器の両端に発生する電圧Vout
の変化を示すタイミングチャートである。FIG. 19 shows a change in battery current of the power supply device according to the first embodiment, and a voltage Vout generated across the power converter.
6 is a timing chart showing a change in the state.
【図20】第3の実施形態に係る電源装置のバッテリ電
流の変化、及び電力変換器の両端に発生する電圧Vout
の変化を示すタイミングチャートである。FIG. 20 illustrates a change in battery current of the power supply device according to the third embodiment, and a voltage Vout generated across the power converter.
6 is a timing chart showing a change in the state.
【図21】第4の実施形態に係る電源装置のバッテリ電
流の変化、及び電力変換器の両端に発生する電圧Vout
の変化を示すタイミングチャートである。FIG. 21 shows a change in battery current of the power supply device according to the fourth embodiment, and a voltage Vout generated between both ends of the power converter.
6 is a timing chart showing a change in the state.
【図22】従来における電源装置の構成を示す回路図で
ある。FIG. 22 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power supply device.
1,11,21,31,41,51,61 電源装置 Eb バッテリ C1 大容量コンデンサ(コンデンサ) 2 電力変換器 3 電圧センサ 4 制御装置 M1 モータ SW1 スイッチ SW2 スイッチ Q1,Q2 トランジスタ D1,D2 ダイオード C2 電圧安定化用コンデンサ L1 チョークコイル 5 回転センサ 6 電流センサ 1, 11, 21, 31, 41, 51, 61 Power supply device Eb battery C1 Large-capacity capacitor (capacitor) 2 Power converter 3 Voltage sensor 4 Control device M1 Motor SW1 Switch SW2 Switch Q1, Q2 Transistor D1, D2 Diode C2 Voltage Stabilizing capacitor L1 Choke coil 5 Rotation sensor 6 Current sensor
フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 AA08 BA02 CC02 DA07 DA15 FA06 FA08 GB03 GC05 5H007 BB06 CA02 CB17 CC01 DB01 DB12 DC02 5H115 PA00 PC06 PG04 PI16 PO06 PO17 PU01 PV01 QE10 QI04 RE01 SE03 SE06 TO13 Continued on front page F term (reference) 5G003 AA08 BA02 CC02 DA07 DA15 FA06 FA08 GB03 GC05 5H007 BB06 CA02 CB17 CC01 DB01 DB12 DC02 5H115 PA00 PC06 PG04 PI16 PO06 PO17 PU01 PV01 QE10 QI04 RE01 SE03 SE06 TO13
Claims (9)
換手段と、 前記電力変換手段によって変換された電力により力行運
転されると共に、回生運転によって発電された電力を前
記電力変換手段へと供給するモータと、 前記モータを力行運転または回生運転するかを制御する
運転制御手段と、 前記電池と前記コンデンサとを直列に接続または非接続
とすることで、前記電池と前記コンデンサとのそれぞれ
を、前記電力変換手段と接続又は非接続とするスイッチ
手段と、 前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出手段によ
って検出された前記コンデンサの電圧が所定値以下の場
合に、前記電池と前記コンデンサとを直列に接続すると
共に、 前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出手段によ
って検出された前記コンデンサの電圧が所定値よりも大
きい場合には、前記電池のみが前記電力変換手段と接続
されるように前記スイッチ手段を制御するスイッチ制御
手段と、 を備えたことを特徴とする電源装置。1. A battery capable of charging / discharging power, a capacitor capable of charging / discharging power, voltage detecting means for detecting a voltage of the capacitor, and power converting means for converting at least the power of the battery to a predetermined voltage. A motor that performs power running operation using the power converted by the power conversion unit and supplies power generated by regenerative operation to the power conversion unit; and an operation that controls whether the motor performs power running operation or regenerative operation. Control means, switch means for connecting or disconnecting the battery and the capacitor, respectively, by connecting or disconnecting the battery and the capacitor in series, and the motor, When the regenerative operation is performed and the voltage of the capacitor detected by the voltage detecting means is equal to or less than a predetermined value, the battery and the capacitor are connected. And when the voltage of the capacitor detected by the voltage detecting means is higher than a predetermined value, only the battery is connected to the power converting means. And a switch control means for controlling the switch means as described above.
ッチと、 前記電池と前記コンデンサとを直列に接続して前記電池
及び前記コンデンサとを前記電力変換手段と接続する第
2のスイッチと、を備え、 前記スイッチ制御手段は、 前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出手段によ
って検出された前記コンデンサの電圧が所定値以下の場
合には、第2のスイッチを動作させて、前記電池と前記
コンデンサとを直列に接続し、 前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出手段によ
って検出された前記コンデンサの電圧が所定値よりも大
きい場合には、第1のスイッチを動作させて、前記電池
のみが前記電力変換手段と接続されることを特徴とする
電源装置。2. The power supply device according to claim 1, wherein the switch means includes: a first switch for connecting only the battery to the power conversion means; and a battery for connecting the battery and the capacitor in series. And a second switch for connecting the capacitor to the power conversion means. The switch control means performs a regenerative operation of the motor, and the voltage of the capacitor detected by the voltage detection means is a predetermined value. In the following cases, the second switch is operated to connect the battery and the capacitor in series, the motor is operated for regenerative operation, and the voltage of the capacitor detected by the voltage detecting means is a predetermined value. If it is larger, the first switch is operated, and only the battery is connected to the power converter.
を所定電圧に変換する電力変換手段と、 前記電力変換手段によって変換された電力により力行運
転されると共に、回生運転によって発電された電力を前
記電力変換手段へと供給するモータと、前記モータを力
行運転または回生運転するかを制御する運転制御手段
と、前記電池と前記コンデンサとを直列に接続または非
接続とすることで、前記電池と前記コンデンサとのそれ
ぞれを、前記電力変換手段と接続又は非接続とするスイ
ッチ手段と、 前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出手段によ
って検出された前記コンデンサの電圧がコンデンサが満
充電時の電圧である第1の所定値以上の場合には、前記
電池のみを前記電力変換手段に接続し、 前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出手段によ
って検出された前記コンデンサの電圧が前記第1の所定
値よりも小さく、且つ前記コンデンサの電圧が前記電力
変換手段の最低作動電圧である第2の所定値以下である
場合には、前記電池と前記コンデンサとを直列に接続さ
れるように前記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手
段と、 を備えたことを特徴とする電源装置。3. A battery capable of charging / discharging power, a capacitor capable of charging / discharging power, voltage detecting means for detecting a voltage of the capacitor, and converting at least the power of the battery or the power of the capacitor into a predetermined voltage. A power conversion unit that performs power running operation with the power converted by the power conversion unit, and supplies power generated by regenerative operation to the power conversion unit, and performs a power running operation or a regenerative operation of the motor. Operation control means for controlling the operation, and switch means for connecting or disconnecting the battery and the capacitor, respectively, by connecting or disconnecting the battery and the capacitor in series with the power conversion means. The motor is in regenerative operation and the voltage of the capacitor detected by the voltage detecting means is full. When the voltage is equal to or higher than the first predetermined value, which is the voltage at the time of powering, only the battery is connected to the power conversion unit, the motor is regenerated, and the voltage of the capacitor detected by the voltage detection unit is The battery and the capacitor are connected in series when the voltage of the capacitor is smaller than the first predetermined value and is equal to or lower than a second predetermined value that is a minimum operating voltage of the power conversion means. And a switch control means for controlling the switch means as described above.
段によって検出されたコンデンサ電圧がコンデンサの最
低充電電圧である第3の所定値以下である場合には、前
記電池のみを前記電力変換手段に接続し、 前記モータが力行運転され、且つ前記コンデンサ電圧が
前記第3の所定値よりも大きく、且つ前記第2の所定値
以下である場合には、前記電池と前記コンデンサとを直
列に接続して、前記電力変換手段に接続し、 前記モータが力行運転され、且つ前記コンデンサ電圧が
前記第3の所定値よりも大きく、且つ前記第2の所定値
よりも大きい場合には、前記コンデンサのみを前記電力
変換手段に接続することを特徴とする電源装置。4. The power supply device according to claim 3, wherein the switch means further comprises: a power running operation of the motor, and the capacitor voltage detected by the voltage detection means is a minimum charging voltage of the capacitor. If not more than a predetermined value, only the battery is connected to the power conversion means, the motor is operated in power, the capacitor voltage is larger than the third predetermined value, and the second predetermined value In the following case, the battery and the capacitor are connected in series, connected to the power conversion means, the motor is operated in power, and the capacitor voltage is larger than the third predetermined value, And a power supply unit that connects only the capacitor to the power converter when the value is larger than the second predetermined value.
変更されることを特徴とする電源装置。5. The power supply device according to claim 3, wherein the second predetermined value is based on an operation state of the motor.
A power supply characterized by being changed.
ことを特徴とする電源装置。6. The power supply device according to claim 5, wherein an operation state of the motor is based on a rotation speed of the motor.
を所定電圧に変換する電力変換手段と、 前記電力変換手段によって変換された電力により力行運
転されると共に、回生運転によって発電された電力を前
記電力変換手段へと供給するモータと、 前記モータを力行運転または回生運転するかを制御する
運転制御手段と、 前記電池と前記コンデンサとを直列に接続または非接続
とすることで、前記電池と前記コンデンサとのそれぞれ
を、前記電力変換手段と接続または非接続とするスイッ
チ手段と、 前記モータの起動開始時に、前記コンデンサの電圧が前
記電池の電圧よりも小さい間は前記コンデンサを前記電
池電圧以上の電圧とする初期設定モードとして設定し、
この初期設定モードを経過した後を通常設定モードとし
て設定すると共に、 前記初期設定モードの間であって、前記モータが回生運
転のときには前記電池と前記コンデンサとを直列に接続
して、前記電力変換手段に接続し、 前記通常設定モードのときであって、前記モータが回生
運転され、且つ前記電圧検出手段によって検出された前
記コンデンサの電圧がコンデンサが満充電時の電圧であ
る第1の所定値以上の場合には、前記電池のみを前記電
力変換手段に接続し、 前記モータが回生運転され、且つ前記電圧検出手段によ
って検出された前記コンデンサの電圧が前記第1の所定
値よりも小さく、且つ前記コンデンサの電圧が前記電力
変換手段の最低作動電圧である第2の所定値以下である
場合には、前記電池と前記コンデンサとを直列に接続さ
れるように前記スイッチ手段を制御するスイッチ制御手
段と、 を備えたことを特徴とする電源装置。7. A battery capable of charging and discharging power, a capacitor capable of charging and discharging power, voltage detecting means for detecting a voltage of the capacitor, and converting at least the power of the battery or the power of the capacitor to a predetermined voltage. A power conversion unit that performs power running operation with the power converted by the power conversion unit and supplies the power generated by regenerative operation to the power conversion unit; and performs a power running operation or a regenerative operation of the motor. Operation control means for controlling whether the battery and the capacitor are connected or disconnected in series to connect or disconnect each of the battery and the capacitor with the power conversion means. At the start of the start of the motor, while the voltage of the capacitor is smaller than the voltage of the battery, the capacitor is Is set as the initial setting mode in which the battery voltage or more,
After the initial setting mode has elapsed, the normal setting mode is set, and during the initial setting mode, when the motor is in regenerative operation, the battery and the capacitor are connected in series, and the power conversion is performed. A first predetermined value when the motor is in a regenerative operation and the voltage of the capacitor detected by the voltage detecting means is a voltage when the capacitor is fully charged, in the normal setting mode. In the above case, only the battery is connected to the power conversion means, the motor is operated for regenerative operation, and the voltage of the capacitor detected by the voltage detection means is smaller than the first predetermined value, and When the voltage of the capacitor is equal to or less than a second predetermined value that is a minimum operating voltage of the power conversion means, the battery and the capacitor are connected in series. Power supply, characterized in that it comprises a switch control means for controlling said switching means so as to continue.
回路を有し、 前記スイッチ制御手段は、更に通常設定モード後に、終
了モードを設定し、 前記終了モードのときには、前記充電回路によって前記
コンデンサの電力を前記電池へと充電するようにするこ
とを特徴とする電源装置。8. The power supply device according to claim 7, further comprising a battery charging circuit for charging the battery with the electric power of the capacitor, wherein the switch control means further sets an end mode after a normal setting mode, The power supply device, wherein in the termination mode, the power of the capacitor is charged into the battery by the charging circuit.
回路を有し、 前記初期設定モードでは、前記電池充電回路によって前
記コンデンサの電力を前記電池へと充電するようにする
ことを特徴とする電源装置。9. The power supply device according to claim 7, further comprising: a battery charging circuit for charging the power of the capacitor to the battery, wherein in the initial setting mode, the power of the capacitor is reduced by the battery charging circuit. A power supply device characterized in that the power supply device is charged.
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