JPH01157236A - 車両用電源装置 - Google Patents
車両用電源装置Info
- Publication number
- JPH01157236A JPH01157236A JP62311975A JP31197587A JPH01157236A JP H01157236 A JPH01157236 A JP H01157236A JP 62311975 A JP62311975 A JP 62311975A JP 31197587 A JP31197587 A JP 31197587A JP H01157236 A JPH01157236 A JP H01157236A
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- JP
- Japan
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- voltage
- power supply
- output
- power
- generator
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は車両用の電源装置に係り、特に自動車等の車両
で、マイクロコンピュータを用いた電子制御装置を搭載
する車両に好適な装置に関する。
で、マイクロコンピュータを用いた電子制御装置を搭載
する車両に好適な装置に関する。
従来の装置はデザインニュース(1986年10月6日
)第140項から第142項(DesignNewsl
O−6−86p、140 P、142)に論じられて
いる様に、自動車の電源装置として、48V/12Vの
2系統電源装置が最適であるとなっていた。また、電子
制御装置等に用いる電源装置としては、実開昭55−1
78246号の第1図に記載のように、ドロッパ方式の
レギュレータをそれぞれの装置内に設ける方法が一般的
であった。
)第140項から第142項(DesignNewsl
O−6−86p、140 P、142)に論じられて
いる様に、自動車の電源装置として、48V/12Vの
2系統電源装置が最適であるとなっていた。また、電子
制御装置等に用いる電源装置としては、実開昭55−1
78246号の第1図に記載のように、ドロッパ方式の
レギュレータをそれぞれの装置内に設ける方法が一般的
であった。
上記従来技術は、電動力装置等で48Vの高電気系統電
圧を用いる場合に、ランプ類の寿命を考慮して12Vの
電源系統を別に設けて、2系統電源とするとしているが
、電子制御装置用の電源について配慮がされておらず、
LSIに適切な5vの直流電圧を得る場合の損失が大き
くなるという問題があった。
圧を用いる場合に、ランプ類の寿命を考慮して12Vの
電源系統を別に設けて、2系統電源とするとしているが
、電子制御装置用の電源について配慮がされておらず、
LSIに適切な5vの直流電圧を得る場合の損失が大き
くなるという問題があった。
本発明の目的は、電動力装置用の高電圧電源を有する車
両の電子制御装置に安定した直流電力を供給し、電子制
御装置用電源の損失を低減し、電源の信頼性を向上し、
また、電子制御装置用電源の電圧変動や電源からユニッ
トに回り込むノイズを低減し、電子制御装置の誤動作等
を抑制して、車両の制御系の信頼性を向上することにあ
る。 。
両の電子制御装置に安定した直流電力を供給し、電子制
御装置用電源の損失を低減し、電源の信頼性を向上し、
また、電子制御装置用電源の電圧変動や電源からユニッ
トに回り込むノイズを低減し、電子制御装置の誤動作等
を抑制して、車両の制御系の信頼性を向上することにあ
る。 。
C問題点を解決するための手段〕
上記目的は、電動力装置等に用いるための高電気発電機
の出力から、スイッチング手段と、その出力を平滑する
回路手段とによって、低電圧電力を得て、その低電圧電
力を1つの別電源系統として設けることにより達成され
る。
の出力から、スイッチング手段と、その出力を平滑する
回路手段とによって、低電圧電力を得て、その低電圧電
力を1つの別電源系統として設けることにより達成され
る。
高電圧発電機を有する車両の電子制御装置用電源として
、精度の良い、低損失で安定な電源を供給するためには
、スイッチング手段を用いた電力制御回路の出力段に充
分大きな平滑回路を設けることで可能となる。しかし、
車両の電子制御装置は一般に複数個分散されて配置され
ており、それぞれの電子制御装置に別々め高性能なスイ
ッチング電源回路を設けることは、信頼性およびコスト
の点で問題がある。そこで、電子制御装置用に容量の大
きなスイッチング電源による低電圧電源系統を設けて、
電源回路を集約することにより、高性能な電源を供給す
ることが可能となる。
、精度の良い、低損失で安定な電源を供給するためには
、スイッチング手段を用いた電力制御回路の出力段に充
分大きな平滑回路を設けることで可能となる。しかし、
車両の電子制御装置は一般に複数個分散されて配置され
ており、それぞれの電子制御装置に別々め高性能なスイ
ッチング電源回路を設けることは、信頼性およびコスト
の点で問題がある。そこで、電子制御装置用に容量の大
きなスイッチング電源による低電圧電源系統を設けて、
電源回路を集約することにより、高性能な電源を供給す
ることが可能となる。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図は、機関の発電系統の接続図である。
図は、機関の発電系統の接続図である。
第1図中1は発電機である。2はバッテリである。3は
キースイッチである。4は充電表示灯である。5,9お
よび12は電気負荷である。6はライトスイッチであり
、スイッチ7により制御される。10はスイッチング電
源である。11はコントロールユニットである。8はラ
ンプである。
キースイッチである。4は充電表示灯である。5,9お
よび12は電気負荷である。6はライトスイッチであり
、スイッチ7により制御される。10はスイッチング電
源である。11はコントロールユニットである。8はラ
ンプである。
次に発電機1の動作の詳細説明を行う。発電機1の内部
には、電機子巻線11.電機子巻線11で発生した3相
交流を直流に変換する、3相全波整流器12.電機子巻
線11に磁束を供給する界磁巻線13.界磁巻線13に
電流を供給する補助ダイオード14および発電機1の直
流出力電圧を一定に制御する電圧調整装置15がある。
には、電機子巻線11.電機子巻線11で発生した3相
交流を直流に変換する、3相全波整流器12.電機子巻
線11に磁束を供給する界磁巻線13.界磁巻線13に
電流を供給する補助ダイオード14および発電機1の直
流出力電圧を一定に制御する電圧調整装置15がある。
電圧調整装置15は、パワートランジスタ151.フラ
イホイルダイオード152.制御トランジスタ153、
ツェナーダイオード1549分圧抵抗器155a、15
5bより成り発電機1の出力電圧をバッテリ2の端子電
圧の変化に応じて一定に制御する様に働く。バッテリ2
の出力電圧を分圧抵抗器155aおよび155bで分圧
した値がツェナーダイオードのツェナー電圧を越える時
には、パワートランジスタ151をオフし、越えない時
には、パワートランジスタ151をオンして、界磁巻線
13に流れる界磁電流を制御して、発電機1の出力電圧
を制御する。
イホイルダイオード152.制御トランジスタ153、
ツェナーダイオード1549分圧抵抗器155a、15
5bより成り発電機1の出力電圧をバッテリ2の端子電
圧の変化に応じて一定に制御する様に働く。バッテリ2
の出力電圧を分圧抵抗器155aおよび155bで分圧
した値がツェナーダイオードのツェナー電圧を越える時
には、パワートランジスタ151をオフし、越えない時
には、パワートランジスタ151をオンして、界磁巻線
13に流れる界磁電流を制御して、発電機1の出力電圧
を制御する。
本実施例においては、バッテリの定格出力電圧は48V
であり、発電機1の出力電圧は48Vより少し高い値に
制御される。
であり、発電機1の出力電圧は48Vより少し高い値に
制御される。
次に発電系統全体の構成について説明を行う。
48Vバツテリ2に接続されている電気負荷5は48V
で動作する始動電動機を含む高電圧に適する電動機等の
負荷である。ライトスイッチ6は入力電圧48Vをスイ
ッチング制御することで、平均出力電圧12Vを出力す
るスイッチング電源である。ライトスイッチ6には、車
両の前照灯のランプ8等の12Vの電源に適するランプ
8.12Vを定格入力電圧とする電気負荷9を接続する
。
で動作する始動電動機を含む高電圧に適する電動機等の
負荷である。ライトスイッチ6は入力電圧48Vをスイ
ッチング制御することで、平均出力電圧12Vを出力す
るスイッチング電源である。ライトスイッチ6には、車
両の前照灯のランプ8等の12Vの電源に適するランプ
8.12Vを定格入力電圧とする電気負荷9を接続する
。
スイッチング電源10は48Vを入力電圧として、コン
トロールユニット11に適した5vまたは7■の安定な
電圧を出力する。電気負荷12はコントロールユニット
11の外部アクチュエータ等の負荷であり、電源10に
接続される。
トロールユニット11に適した5vまたは7■の安定な
電圧を出力する。電気負荷12はコントロールユニット
11の外部アクチュエータ等の負荷であり、電源10に
接続される。
次にライトスイッチ6の内部回路を第2図により説明す
る。第2図において、61はpチャンネル・パワーMO
8−FETである。62はPNPトランジスタであり、
導通することにより、パワーMO8−FET61(7)
ゲート電圧を高<シテ、パ’7−MO8−FET61を
遮断させる。651゜652はトランジスタであり、6
3,641および642は抵抗器であり、トランジスタ
62のベース電流を制御する。661,662は抵抗器
であり、トランジスタ651,652のベース電流を制
御する。ここで、ライトスイッチ6の外部に設けられた
スイッチ7を閉じた場合、トランジスタ652は導通し
、PNPトランジスタ62を導通させるので、パワーM
O8−FETは遮断される。次にスイッチ7を開いた場
合はトランジスタ652は遮断されるので、PNP ト
ランジスタ62はトランジスタ651によって制御され
る。
る。第2図において、61はpチャンネル・パワーMO
8−FETである。62はPNPトランジスタであり、
導通することにより、パワーMO8−FET61(7)
ゲート電圧を高<シテ、パ’7−MO8−FET61を
遮断させる。651゜652はトランジスタであり、6
3,641および642は抵抗器であり、トランジスタ
62のベース電流を制御する。661,662は抵抗器
であり、トランジスタ651,652のベース電流を制
御する。ここで、ライトスイッチ6の外部に設けられた
スイッチ7を閉じた場合、トランジスタ652は導通し
、PNPトランジスタ62を導通させるので、パワーM
O8−FETは遮断される。次にスイッチ7を開いた場
合はトランジスタ652は遮断されるので、PNP ト
ランジスタ62はトランジスタ651によって制御され
る。
従ってパワーMO8−FETはスイッチ7を開いている
間のみオン・オフ制御を行ってライト8を点灯させ、ス
イッチ7が閉じている間はパワーMO8−FETは遮断
され、ライト8は消灯することになる。では、パワーM
O8−FETのスイッチング動作について説明する。ス
イッチ7が開いている場合PNPトランジスタ62は、
トランジスタ651が導通する時、導通し、遮断する時
に遮断する。トランジスタ651はコンパレータ67の
出力が1の時導通し、0の時遮断する。三角波発生器6
8および誤差増幅器69の出力がコンパレータ67に入
力される。ここで誤差増幅器69の差動入力端子には、
基準電源691および、バッテリ2の端子電圧を分圧す
る分圧抵抗器692゜693の接続点が接続されている
。従って、コンパレータ67の出力は第4図のA、B点
およびコンパレータ67の出力の動作波形の様になる。
間のみオン・オフ制御を行ってライト8を点灯させ、ス
イッチ7が閉じている間はパワーMO8−FETは遮断
され、ライト8は消灯することになる。では、パワーM
O8−FETのスイッチング動作について説明する。ス
イッチ7が開いている場合PNPトランジスタ62は、
トランジスタ651が導通する時、導通し、遮断する時
に遮断する。トランジスタ651はコンパレータ67の
出力が1の時導通し、0の時遮断する。三角波発生器6
8および誤差増幅器69の出力がコンパレータ67に入
力される。ここで誤差増幅器69の差動入力端子には、
基準電源691および、バッテリ2の端子電圧を分圧す
る分圧抵抗器692゜693の接続点が接続されている
。従って、コンパレータ67の出力は第4図のA、B点
およびコンパレータ67の出力の動作波形の様になる。
すなわち、バッテリ2の端子電圧が低い時には、誤差増
幅器69の出力電圧Aは高くなり、コンパレータ67の
出力レベルはrOJの期間が長くなる。
幅器69の出力電圧Aは高くなり、コンパレータ67の
出力レベルはrOJの期間が長くなる。
一方、バッテリ2の端子電圧が高い時には、69の出力
電圧Aは低くなり、コンパレータ67の出力レベルは「
1」の期間が長くなる。コンパレータ67の出力レベル
が「1」の時はトランジスタ651が導通するので、P
NPトランジスタ62が導通し、パワーMO8−FET
61が遮断される。反対にコンパレータの出力レベルが
rOJの時にはパワーMO8−FET61は導通する。
電圧Aは低くなり、コンパレータ67の出力レベルは「
1」の期間が長くなる。コンパレータ67の出力レベル
が「1」の時はトランジスタ651が導通するので、P
NPトランジスタ62が導通し、パワーMO8−FET
61が遮断される。反対にコンパレータの出力レベルが
rOJの時にはパワーMO8−FET61は導通する。
従って、パワーMO8−FETは、バッテリ2の端子電
圧が低い時には通電率が大きくなり、バッテリ2の端子
電圧が高い時には通電率が大きくなり。
圧が低い時には通電率が大きくなり、バッテリ2の端子
電圧が高い時には通電率が大きくなり。
平均出力電圧を12V一定に保つことができる。
第2図による本実施例によるライトスイッチでは、ライ
トスイッチの出力回路に平滑回路を使用せず、三角波発
生器68の発振周波数を高くすることで、スイッチング
波形を直接、ライブ類に印加することの、ランプのちら
つき、突入電流による負荷電流の増大およびランプの寿
命低下などの不具合を改善し、かつ、平滑回路を省略す
ることにより、ライトスイッチ6の重量、大きさを小さ
くすることができる。しかし、後述のスイッチング電源
11の様に平滑回路をライトスイッチに設けることで、
安定な出力を得ることも可能である。
トスイッチの出力回路に平滑回路を使用せず、三角波発
生器68の発振周波数を高くすることで、スイッチング
波形を直接、ライブ類に印加することの、ランプのちら
つき、突入電流による負荷電流の増大およびランプの寿
命低下などの不具合を改善し、かつ、平滑回路を省略す
ることにより、ライトスイッチ6の重量、大きさを小さ
くすることができる。しかし、後述のスイッチング電源
11の様に平滑回路をライトスイッチに設けることで、
安定な出力を得ることも可能である。
次にスイッチング電源10の内部回路を第3図により説
明する。スイッチング電源10は48Vを入力し、直流
5vを出力するスイッチング電源である。第3図の11
はパワーMO8−FETであり、PNPトランジスタ1
2、抵抗器13゜14、トランジスタ191、抵抗器1
92および、コンパレータ15、三角波発生器16、誤
差増幅器17、基準電源171、分圧抵抗器172゜1
73より成るパワーMO8−FETIIのスイッチング
制御回路は、抵抗器173の一端がスイッチング電源の
出力側に接続されていることを除いて、第2図のライト
スイッチ6で用いられるスイッチング電源の動作と同様
にして、スイッチング動作を制御する。
明する。スイッチング電源10は48Vを入力し、直流
5vを出力するスイッチング電源である。第3図の11
はパワーMO8−FETであり、PNPトランジスタ1
2、抵抗器13゜14、トランジスタ191、抵抗器1
92および、コンパレータ15、三角波発生器16、誤
差増幅器17、基準電源171、分圧抵抗器172゜1
73より成るパワーMO8−FETIIのスイッチング
制御回路は、抵抗器173の一端がスイッチング電源の
出力側に接続されていることを除いて、第2図のライト
スイッチ6で用いられるスイッチング電源の動作と同様
にして、スイッチング動作を制御する。
18は平滑回路であり、リアクトル181.コイダンサ
182.ダイオード183より成る。平滑回路18は、
パ’7−MO3−FETI 1にょ)J、スイッチング
された電圧波形を、変動の小さい安定な5v直流の電圧
に変換する。19aは超大容量コンデンサである0以上
の構成によるスイッチング電源10は安定な5v直流定
電圧を出力するため、コントロールユニット11で用い
られる5V電源として直接使用することができる。また
、出力段に超大容量コンデンサ(IF程度)を接続して
いるため、入力や電力が無い場合や著しく低い場合など
でも、コントロールユニットへ安定した電力を供給する
ことが可能である。それから、コントロールユニット中
の複数マイコンのRAM等に常に電力を供給しバックア
ップを行う必要がある時などにも蓄電池や超大容量コン
デンサを1個にすることができ、信頼性やコストの点で
有利である。
182.ダイオード183より成る。平滑回路18は、
パ’7−MO3−FETI 1にょ)J、スイッチング
された電圧波形を、変動の小さい安定な5v直流の電圧
に変換する。19aは超大容量コンデンサである0以上
の構成によるスイッチング電源10は安定な5v直流定
電圧を出力するため、コントロールユニット11で用い
られる5V電源として直接使用することができる。また
、出力段に超大容量コンデンサ(IF程度)を接続して
いるため、入力や電力が無い場合や著しく低い場合など
でも、コントロールユニットへ安定した電力を供給する
ことが可能である。それから、コントロールユニット中
の複数マイコンのRAM等に常に電力を供給しバックア
ップを行う必要がある時などにも蓄電池や超大容量コン
デンサを1個にすることができ、信頼性やコストの点で
有利である。
本実施例では、スイッチング電源10の電源電圧として
5vを用いているが、スイッチング電源20の電源電圧
として7vを用いることもできる。
5vを用いているが、スイッチング電源20の電源電圧
として7vを用いることもできる。
この場合、従来の12V直流電源からリニア素子を用い
て直流5vを供給するコントロール・ユニットの電源回
路を変更せずに使用することができ、電源回路の損失を
低減することが可能である。
て直流5vを供給するコントロール・ユニットの電源回
路を変更せずに使用することができ、電源回路の損失を
低減することが可能である。
北実施例の電源回路の半導体素子による損失は、電源の
出力電流工0をIAと仮定するとおおよそP ”: R
on’ I 。
出力電流工0をIAと仮定するとおおよそP ”: R
on’ I 。
(ここでP:損失、Ro n :パワーMO8−FET
のオン抵抗) で求められ、パワーMO8−FETのオン抵抗が0.1
Ωの場合 P=0.IXIX=0.1 (W) となる。
のオン抵抗) で求められ、パワーMO8−FETのオン抵抗が0.1
Ωの場合 P=0.IXIX=0.1 (W) となる。
一方、従来の直流12Vの電源から、リニア素子を用い
て、直流5vの電源を供給する方法ではP= (Vt−
Vo) ・I。
て、直流5vの電源を供給する方法ではP= (Vt−
Vo) ・I。
(ここで vl:入力電圧、Vo:出力電圧)で半導体
素子の損失が求められ、出力電流をIAと仮定すると P= (12−5) ・1=7(Wlという値になる
。同様にして、スイッチング電源の電源電圧を7vとし
た場合の半導体素子の損失は P= (7−5) ・ 1+0.1=2.1 (
W)となる。
素子の損失が求められ、出力電流をIAと仮定すると P= (12−5) ・1=7(Wlという値になる
。同様にして、スイッチング電源の電源電圧を7vとし
た場合の半導体素子の損失は P= (7−5) ・ 1+0.1=2.1 (
W)となる。
以上の様に、スイッチング電源をコントロール・ユニッ
トの電源として用い、大容量コンデンサによる平滑回路
を設けることで、電源に用いる半導体素子の損失を低減
し、冷却材の大きさ、重量を抑制し、また、電圧変動や
りプルの小さな、安定な電源を構成することができる。
トの電源として用い、大容量コンデンサによる平滑回路
を設けることで、電源に用いる半導体素子の損失を低減
し、冷却材の大きさ、重量を抑制し、また、電圧変動や
りプルの小さな、安定な電源を構成することができる。
本発明によれば、電子制御装置に最適な電源を供給する
ことができるので、特に自動車等で複数の電子制御装置
を有する車両において、各々の電子制御装置に別々の電
源を設ける必要がなくなるので、電子制御装置の部品数
2発熱量を低減することができ、信頼性を向上すること
ができる。
ことができるので、特に自動車等で複数の電子制御装置
を有する車両において、各々の電子制御装置に別々の電
源を設ける必要がなくなるので、電子制御装置の部品数
2発熱量を低減することができ、信頼性を向上すること
ができる。
第1図は本発明の一実施例の発電系統の接続図、第2図
は第1図のライトスイッチの内部回路図、第3図は第1
図のスイッチング電源の内部回路図、第4図は第2図お
よび第3図のコンパレータの動作波形図である。
は第1図のライトスイッチの内部回路図、第3図は第1
図のスイッチング電源の内部回路図、第4図は第2図お
よび第3図のコンパレータの動作波形図である。
Claims (1)
- 1、車両の機関により駆動される発電機と、前記発電機
の発電出力を調整する電圧調整装置と、前記発電機に接
続された蓄電池と、前記蓄電池より給電され前記機関ま
たは車両を制御する電子制御装置と、前記蓄電圧より低
い定格電圧を有する低電圧負荷群より成る車両用電気装
置において、前記発電機の出力電圧をスイッチング手段
により降圧し、前記低電圧負荷群に電力を供給する第1
の電圧変換装置と、前記発電機の出力電圧または前記第
1の電圧変換装置の出力電圧をスイッチング手段により
降圧し、前記電子制御装置に電力を供給する第2の電圧
変換装置を設けたことを特徴とする車両用電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62311975A JPH01157236A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 車両用電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62311975A JPH01157236A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 車両用電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157236A true JPH01157236A (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=18023691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62311975A Pending JPH01157236A (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | 車両用電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01157236A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003048496A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-18 | Yazaki Corp | 電力分配システム及び中間コネクタ |
-
1987
- 1987-12-11 JP JP62311975A patent/JPH01157236A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003048496A (ja) * | 2001-08-07 | 2003-02-18 | Yazaki Corp | 電力分配システム及び中間コネクタ |
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