電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種向負(fù)載提供電源的電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往以來(lái)，使用一種將電池與電容器組合起來(lái)向負(fù)載提供電源的電源裝置。在日本JP2006-345606A中公開(kāi)了一種將電池與電容器并聯(lián)連接的車(chē)輛用電源系統(tǒng)。在該電源系統(tǒng)中，通過(guò)從電容器和電池提供的電能來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的逆變器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]然而，在日本JP2006-345606A的電源系統(tǒng)中，當(dāng)電容器的電壓低于能夠驅(qū)動(dòng)逆變器的電壓時(shí)，變得無(wú)法利用來(lái)自電容器的電能來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。另外，與在放電時(shí)電壓緩慢下降的二次電池不同，電容器具有在放電時(shí)電壓線性地下降的特性。因此，當(dāng)電容器的電壓下降時(shí)，即便還殘存有電能，也會(huì)變得無(wú)法從電容器提供電能來(lái)驅(qū)動(dòng)逆變器。
[0004]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于有效地活用電容器的電能。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的某一方式，提供一種將二次電池與同上述二次電池并聯(lián)連接的電容器組合起來(lái)向負(fù)載提供電源的電源裝置，該電源裝置具備絕緣型DC-DC轉(zhuǎn)換器，該絕緣型DC-DC轉(zhuǎn)換器具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈，該初級(jí)線圈與上述二次電池并聯(lián)連接，通過(guò)從上述二次電池提供的電流來(lái)蓄積能量，該次級(jí)線圈與上述電容器串聯(lián)連接，從上述初級(jí)線圈利用所蓄積的能量向上述次級(jí)線圈流通感應(yīng)電流。
[0006]下面，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的電源裝置的電路圖。
[0008]圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的電源裝置的框圖。
[0009]圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的電源裝置的電路圖。
[0010]圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的電源裝置的框圖。
[0011]圖5是本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的電源裝置的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0013](第一實(shí)施方式)
[0014]下面，參照?qǐng)D1和圖2來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的電源裝置100。
[0015]電源裝置100是將二次電池I與同二次電池I并聯(lián)連接的電容器2組合起來(lái)向負(fù)載提供電源的裝置。該負(fù)載是從二次電池I和電容器2提供電源來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5的逆變器50。電源裝置 100 應(yīng)用于 HEV (Hybrid Electric Vehicle:混合動(dòng)力型車(chē)輛)、EV (ElectricVehicle:電動(dòng)車(chē)輛)等。
[0016]首先，說(shuō)明從電源裝置100提供電源的逆變器50和由逆變器50驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)5。
[0017]電動(dòng)機(jī)5是搭載于HEV、EV的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)5是利用三相交流來(lái)生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而被驅(qū)動(dòng)的三相感應(yīng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)5具備定子和轉(zhuǎn)子，該定子在內(nèi)周具有分別構(gòu)成U相、V相以及W相的多個(gè)線圈(省略圖示)，該轉(zhuǎn)子具有永磁體，在定子的內(nèi)周旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)5的定子固定于車(chē)體(省略圖示)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸與車(chē)輪的車(chē)軸(省略圖示)連結(jié)。電動(dòng)機(jī)5能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)，并且能夠?qū)④?chē)輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電能。
[0018]逆變器50是從由二次電池I和電容器2提供的直流電力生成交流電力的電壓電流轉(zhuǎn)換機(jī)。逆變器50的額定電壓為600V，能夠驅(qū)動(dòng)它的最低電壓為300V。該最低電壓相當(dāng)于能夠驅(qū)動(dòng)負(fù)載的最低電壓。
[0019]逆變器50將從二次電池I和電容器2提供的直流電力轉(zhuǎn)換為由相位依次相差120度的U相、V相以及W相構(gòu)成的三相的交流并提供到電動(dòng)機(jī)5。
[0020]逆變器50具有正側(cè)電力線51a、負(fù)側(cè)電力線51b、U相電力線51u、V相電力線51v、W相電力線51w。正側(cè)電力線51a與二次電池I及電容器2的正極連接。負(fù)側(cè)電力線51b與二次電池I及電容器2的負(fù)極連接。U相電力線51u、V相電力線51v以及W相電力線51w設(shè)置于正側(cè)電力線51a與負(fù)側(cè)電力線51b之間。另外，在正側(cè)電力線51a與負(fù)側(cè)電力線51b之間并聯(lián)連接有平滑電容器55，該平滑電容器55使在二次電池I及電容器2與逆變器50之間流動(dòng)的直流電流的電壓平滑化。
[0021]逆變器50具有六個(gè)作為開(kāi)關(guān)元件的 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極型晶體管)53u、54u、53v、54v、53w及54w。這些IGBT53u?54w是具有反向地并聯(lián)連接的整流二極管的帶二極管的IGBT。
[0022]IGBT 53u與IGBT 54u串聯(lián)地設(shè)置于U相電力線51u。U相電力線51u的IGBT 53u與IGBT 54u之間與電動(dòng)機(jī)5的構(gòu)成U相的線圈連接。IGBT 53v與IGBT 54v串聯(lián)地設(shè)置于V相電力線51v。V相電力線51v的IGBT 53v與IGBT54v之間與電動(dòng)機(jī)5的構(gòu)成V相的線圈連接。IGBT 53w與IGBT 54w串聯(lián)地設(shè)置于W相電力線51w。W相電力線51w的IGBT53w與IGBT 54w之間與電動(dòng)機(jī)5的構(gòu)成W相的線圈連接。
[0023]通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制器(省略圖示)來(lái)控制IGBT 53u、54u、53v、54v、53w以及54w，由此逆變器50生成交流電流來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)5。
[0024]接著，說(shuō)明電源裝置100的結(jié)構(gòu)。
[0025]電源裝置100具備:二次電池I ;電容器2 ;絕緣型DC-DC轉(zhuǎn)換器(下面簡(jiǎn)稱(chēng)為“DC-DC轉(zhuǎn)換器”)30，其利用二次電池I的電能來(lái)對(duì)電容器2施加偏置電壓；以及控制器40 (參照?qǐng)D2)，其控制DC-DC轉(zhuǎn)換器30。
[0026]二次電池I是鋰離子二次電池、鎳氫二次電池等化學(xué)電池。在此，二次電池I的電壓被設(shè)定為600V。對(duì)二次電池I設(shè)置檢測(cè)電壓并將對(duì)應(yīng)的信號(hào)發(fā)送到控制器40的二次電池電壓檢測(cè)器Ia (參照?qǐng)D2)。
[0027]電容器2是串聯(lián)連接多個(gè)來(lái)設(shè)定成期望的電壓并且并聯(lián)連接多個(gè)來(lái)設(shè)定成期望的蓄電容量的雙電層電容器。在此，電容器2的電壓被設(shè)定為300V。對(duì)電容器2設(shè)置檢測(cè)電壓并將對(duì)應(yīng)的信號(hào)發(fā)送到控制器40的電容器電壓檢測(cè)器2a(參照?qǐng)D2)。
[0028]DC-DC轉(zhuǎn)換器30具有:初級(jí)線圈31，其與二次電池I并聯(lián)連接；次級(jí)線圈32，其與電容器2串聯(lián)連接；變壓器芯33，其通過(guò)在初級(jí)線圈31中流動(dòng)的電流來(lái)蓄積能量；作為開(kāi)關(guān)元件的IGBT 34，其與初級(jí)線圈31串聯(lián)設(shè)置；以及平滑電容器35，其與次級(jí)線圈32并聯(lián)連接。DC-DC轉(zhuǎn)換器30是調(diào)整從次級(jí)線圈32輸出的電壓使得該輸出的電壓與電容器2的電壓的總計(jì)成為設(shè)定電壓的反激式轉(zhuǎn)換器。
[0029]向初級(jí)線圈31直接提供來(lái)自二次電池I的電流。通過(guò)控制器40來(lái)切換IGBT 34，由此在初級(jí)線圈31中斷續(xù)地流通電流。初級(jí)線圈31通過(guò)從二次電池I提供的電流來(lái)在變壓器芯33中蓄積能量。
[0030]當(dāng)IGBT 34被切換為導(dǎo)通時(shí)，變壓器芯33由于初級(jí)線圈31中流動(dòng)的電流而被磁化。由此，在變壓器芯33中蓄積磁能。當(dāng)IGBT 34被切換為截止時(shí)，變壓器芯33中蓄積的磁能被轉(zhuǎn)換為次級(jí)線圈32中流動(dòng)的感應(yīng)電流。
[0031]由于從初級(jí)線圈31蓄積到變壓器芯33的能量，而在次級(jí)線圈32中流通感應(yīng)電流。在次級(jí)線圈32中流通電壓低于二次電池I的電壓的感應(yīng)電流。也就是說(shuō)，DC-DC轉(zhuǎn)換器30是降壓轉(zhuǎn)換器。
[0032]由控制器40對(duì)IGBT 34進(jìn)行斬波控制。通過(guò)對(duì)IGBT 34變更斬波控制的占空比來(lái)調(diào)整次級(jí)線圈32中流動(dòng)的感應(yīng)電流的電壓。IGBT 34的占空比越高，則次級(jí)線圈32中流動(dòng)的感應(yīng)電流的電壓越高。
[0033]平滑電容器35使通過(guò)對(duì)IGBT 34進(jìn)行斬波控