JPH11299003A - 絶縁形直流−直流電力変換装置及び電気自動車用電気システム - Google Patents
絶縁形直流−直流電力変換装置及び電気自動車用電気システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 常用、非常用の充電器を単一の電流双方向絶
縁形直流−直流電力変換装置により構成し、電気自動車
の車載機器の小形軽量化、低価格化、高効率化を図る。 【解決手段】 主蓄電装置４と絶縁変圧器１４２の一次
巻線１４２Ｐとの間、及び、絶縁変圧器１４２の二次巻
線１４２Ｓと補助蓄電装置１０との間に、半導体スイッ
チと可飽和リアクトルとの直列回路にダイオードを逆並
列接続したスイッチ回路をそれぞれ接続する。これらの
スイッチ回路のオンオフ制御により、主蓄電装置４から
補助蓄電装置１０側、または、補助蓄電装置１０から主
蓄電装置４側へ電力を供給して各蓄電装置１０，４を充
電する。
縁形直流−直流電力変換装置により構成し、電気自動車
の車載機器の小形軽量化、低価格化、高効率化を図る。 【解決手段】 主蓄電装置４と絶縁変圧器１４２の一次
巻線１４２Ｐとの間、及び、絶縁変圧器１４２の二次巻
線１４２Ｓと補助蓄電装置１０との間に、半導体スイッ
チと可飽和リアクトルとの直列回路にダイオードを逆並
列接続したスイッチ回路をそれぞれ接続する。これらの
スイッチ回路のオンオフ制御により、主蓄電装置４から
補助蓄電装置１０側、または、補助蓄電装置１０から主
蓄電装置４側へ電力を供給して各蓄電装置１０，４を充
電する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用の充
電システムに適用して好適な絶縁形直流−直流電力変換
装置、及び、この電力変換装置を備えた電気自動車用電
気システムに関するものである。
電システムに適用して好適な絶縁形直流−直流電力変換
装置、及び、この電力変換装置を備えた電気自動車用電
気システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、代表的なシリーズハイブリッ
ド電気自動車の駆動システムを示している。図におい
て、１はエンジン、２は発電動機、３はコンバータ、４
は車両駆動用の主蓄電装置、５はインバータ、６は車両
駆動用電動機、７は減速機、８はデフギア、９ａ，９ｂ
は車輪である。また、１０は補機１１の電源となる補助
蓄電装置、１２は主蓄電装置４から補助蓄電装置１０を
充電するための充電器、１３は補助蓄電装置１０から主
蓄電装置４を充電するための充電器である。ここで、充
電器１２，１３には通常、ＤＣ−ＤＣコンバータが使用
されている。主蓄電装置４の電圧は数百Ｖ程度であるの
に対して、補助蓄電装置１０はエンジン自動車のバッテ
リーに相当し、１２Ｖや２４Ｖとなっている。このた
め、充電器１２，１３は電気絶縁形となっている。
ド電気自動車の駆動システムを示している。図におい
て、１はエンジン、２は発電動機、３はコンバータ、４
は車両駆動用の主蓄電装置、５はインバータ、６は車両
駆動用電動機、７は減速機、８はデフギア、９ａ，９ｂ
は車輪である。また、１０は補機１１の電源となる補助
蓄電装置、１２は主蓄電装置４から補助蓄電装置１０を
充電するための充電器、１３は補助蓄電装置１０から主
蓄電装置４を充電するための充電器である。ここで、充
電器１２，１３には通常、ＤＣ−ＤＣコンバータが使用
されている。主蓄電装置４の電圧は数百Ｖ程度であるの
に対して、補助蓄電装置１０はエンジン自動車のバッテ
リーに相当し、１２Ｖや２４Ｖとなっている。このた
め、充電器１２，１３は電気絶縁形となっている。
【０００３】図１０のシステムでは、エンジン１の機械
エネルギーを発電機（発電動機２）により電気エネルギ
ーに変換し、この電気エネルギーをコンバータ３、イン
バータ５を介して電動機６により再び機械エネルギーに
変換して車両を駆動する。エネルギーの流れが直列であ
ることから、この方式はシリーズタイプと呼ばれてい
る。また、このシステムにおいて、エンジン１により駆
動される発電機はほぼ一定の電力を出力すると共に、そ
の発生電力と電動機６が必要とする電力との差は、主蓄
電装置４からの充放電によって賄っている。
エネルギーを発電機（発電動機２）により電気エネルギ
ーに変換し、この電気エネルギーをコンバータ３、イン
バータ５を介して電動機６により再び機械エネルギーに
変換して車両を駆動する。エネルギーの流れが直列であ
ることから、この方式はシリーズタイプと呼ばれてい
る。また、このシステムにおいて、エンジン１により駆
動される発電機はほぼ一定の電力を出力すると共に、そ
の発生電力と電動機６が必要とする電力との差は、主蓄
電装置４からの充放電によって賄っている。
【０００４】図１０のシステムでは、発電動機２とコン
バータ３とにより発電動機２を電動機動作させ、主蓄電
装置４の電力でエンジン１を始動している。従って、こ
のシステムでは、エンジン１の始動時において、始動に
必要な電力が主蓄電装置４に残っていなければならな
い。主蓄電装置４の電力がエンジン１の始動に不十分で
ある場合に備えて、充電器１３が備えられている。すな
わち、充電器１３を動作させ、補助蓄電装置１０の直流
電力を変換して主蓄電装置４を充電し、この電力でエン
ジン１を始動している。そして、エンジン１が始動した
後は、発電動機２を発電機動作させて主蓄電装置４を充
電する。
バータ３とにより発電動機２を電動機動作させ、主蓄電
装置４の電力でエンジン１を始動している。従って、こ
のシステムでは、エンジン１の始動時において、始動に
必要な電力が主蓄電装置４に残っていなければならな
い。主蓄電装置４の電力がエンジン１の始動に不十分で
ある場合に備えて、充電器１３が備えられている。すな
わち、充電器１３を動作させ、補助蓄電装置１０の直流
電力を変換して主蓄電装置４を充電し、この電力でエン
ジン１を始動している。そして、エンジン１が始動した
後は、発電動機２を発電機動作させて主蓄電装置４を充
電する。
【０００５】一方，図１１は代表的なパラレルハイブリ
ッド電気自動車の駆動システムを示している。なお、図
１０と同一の構成要素には同一番号を付してある。図１
１において、１００はエンジン、１０２ａ，１０２ｂは
クラッチ、１０３は発電動機、１０１はコンバータ、１
０４は変速機である。クラッチ１０２ａはエンジン１０
０の動力の切り離し用、クラッチ１０２ｂはエンジン自
動車と同様に変速機１０４用である。このシステムはト
ルクアシスト方式と呼ばれており、パラレル方式の一種
である。また、本システムは、エンジン１００が単独で
車両を駆動することができると共に、発電動機１０３が
単独で車両を電気的に駆動することも可能なシステムで
ある。
ッド電気自動車の駆動システムを示している。なお、図
１０と同一の構成要素には同一番号を付してある。図１
１において、１００はエンジン、１０２ａ，１０２ｂは
クラッチ、１０３は発電動機、１０１はコンバータ、１
０４は変速機である。クラッチ１０２ａはエンジン１０
０の動力の切り離し用、クラッチ１０２ｂはエンジン自
動車と同様に変速機１０４用である。このシステムはト
ルクアシスト方式と呼ばれており、パラレル方式の一種
である。また、本システムは、エンジン１００が単独で
車両を駆動することができると共に、発電動機１０３が
単独で車両を電気的に駆動することも可能なシステムで
ある。
【０００６】エンジン駆動の場合は、エンジン１００の
出力を発電動機１０３の軸を介し変速機１０４に入力し
て車輪９ａ，９ｂを駆動すると共に、発電動機１０３は
発電機運転してコンバータ１０１を介し主蓄電装置４を
充電する。電気駆動の場合は、クラッチ１０２ａにより
エンジン１００を切り離し、主蓄電装置４の電力でコン
バータ１０１をインバータ運転することにより発電動機
１０３を電動機運転する。この運転方法はシリーズ方式
と同様となる。エンジン１００の始動は、クラッチ１０
２ｂを切り離し、クラッチ１０２ａを繋いで発電動機１
０３を電動機運転することにより行う。この方式も、シ
リーズ方式と同様である。
出力を発電動機１０３の軸を介し変速機１０４に入力し
て車輪９ａ，９ｂを駆動すると共に、発電動機１０３は
発電機運転してコンバータ１０１を介し主蓄電装置４を
充電する。電気駆動の場合は、クラッチ１０２ａにより
エンジン１００を切り離し、主蓄電装置４の電力でコン
バータ１０１をインバータ運転することにより発電動機
１０３を電動機運転する。この運転方法はシリーズ方式
と同様となる。エンジン１００の始動は、クラッチ１０
２ｂを切り離し、クラッチ１０２ａを繋いで発電動機１
０３を電動機運転することにより行う。この方式も、シ
リーズ方式と同様である。
【０００７】図１２は、電池駆動の電気自動車の駆動シ
ステムを示している。なお、図１０、図１１と同一の構
成要素には同一番号を付してある。図１２において、４
０は車両駆動用の主蓄電装置（主電池）、５０はインバ
ータ、６０は車両駆動用電動機、７０は減速機である。
電池を電源とする電気自動車では、電池の電力が不足す
ると走行を継続することができなくなる。しかし、この
ような事態に至った場合でも、車両を安全な場所まで移
動できることが必要である。このために充電器１３を搭
載し、補助蓄電装置１０の電力により主蓄電装置４０を
充電してその電力で車両を走行、移動させるようにして
いる。
ステムを示している。なお、図１０、図１１と同一の構
成要素には同一番号を付してある。図１２において、４
０は車両駆動用の主蓄電装置（主電池）、５０はインバ
ータ、６０は車両駆動用電動機、７０は減速機である。
電池を電源とする電気自動車では、電池の電力が不足す
ると走行を継続することができなくなる。しかし、この
ような事態に至った場合でも、車両を安全な場所まで移
動できることが必要である。このために充電器１３を搭
載し、補助蓄電装置１０の電力により主蓄電装置４０を
充電してその電力で車両を走行、移動させるようにして
いる。
【０００８】図１３は、図１０〜図１２に示した補助蓄
電装置１０の充電器１２の回路構成を示したものであ
る。ここでは、充電器１２を代表的な絶縁形２石式ＤＣ
−ＤＣコンバータにより構成してある。図１３におい
て、１２０は入力平滑コンデンサ、１２１Ｐ，１２１Ｎ
は半導体スイッチ、１２２は一次側が半導体スイッチ１
２１Ｐ，１２１Ｎの間に直列接続された絶縁変圧器、１
２２Ｐはその一次巻線、１２２Ｓはその二次巻線、１２
３Ｐ，１２３Ｎはコンデンサ１２０の両端と一次巻線１
２２Ｐの両端との間に接続された変圧器励磁電流還流ダ
イオード、１２４，１２５は二次巻線１２２Ｓの両端に
接続された出力整流ダイオード、１２６は出力平滑リア
クトル、１２７は出力平滑コンデンサである。
電装置１０の充電器１２の回路構成を示したものであ
る。ここでは、充電器１２を代表的な絶縁形２石式ＤＣ
−ＤＣコンバータにより構成してある。図１３におい
て、１２０は入力平滑コンデンサ、１２１Ｐ，１２１Ｎ
は半導体スイッチ、１２２は一次側が半導体スイッチ１
２１Ｐ，１２１Ｎの間に直列接続された絶縁変圧器、１
２２Ｐはその一次巻線、１２２Ｓはその二次巻線、１２
３Ｐ，１２３Ｎはコンデンサ１２０の両端と一次巻線１
２２Ｐの両端との間に接続された変圧器励磁電流還流ダ
イオード、１２４，１２５は二次巻線１２２Ｓの両端に
接続された出力整流ダイオード、１２６は出力平滑リア
クトル、１２７は出力平滑コンデンサである。
【０００９】図１３の回路の動作を、図１４を参照しつ
つ説明する。半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎは、図
１４に示すように同時にオン、オフする。図中、Ｔがオ
ン、オフの一周期であり、Ｔonがオン期間、Ｔoffがオ
フ期間を示す。周期Ｔに対するオン期間Ｔonの比率を制
御することにより、補助蓄電装置１０に対する充電電流
を制御している。
つ説明する。半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎは、図
１４に示すように同時にオン、オフする。図中、Ｔがオ
ン、オフの一周期であり、Ｔonがオン期間、Ｔoffがオ
フ期間を示す。周期Ｔに対するオン期間Ｔonの比率を制
御することにより、補助蓄電装置１０に対する充電電流
を制御している。
【００１０】図１５は、図１０〜図１２に示した主蓄電
装置４または４０の充電器１３の回路構成を示したもの
である。ここでも、充電器１３を代表的な絶縁形２石式
ＤＣ−ＤＣコンバータにより構成してある。図１５にお
いて、１３０は入力平滑コンデンサ、１３１Ｐ，１３１
Ｎは半導体スイッチ、１３２は一次側が半導体スイッチ
１３１Ｐ，１３１Ｎの間に直列接続された絶縁変圧器、
１３２Ｐはその一次巻線、１３２Ｓはその二次巻線、１
３３Ｐ，１３３Ｎはコンデンサ１３０の両端と一次巻線
１３２Ｐの両端との間に接続された変圧器励磁電流還流
ダイオード、１３４，１３５は二次巻線１３２Ｓの両端
に接続された出力整流ダイオード、１３６は出力平滑リ
アクトル、１３７は出力平滑コンデンサである。
装置４または４０の充電器１３の回路構成を示したもの
である。ここでも、充電器１３を代表的な絶縁形２石式
ＤＣ−ＤＣコンバータにより構成してある。図１５にお
いて、１３０は入力平滑コンデンサ、１３１Ｐ，１３１
Ｎは半導体スイッチ、１３２は一次側が半導体スイッチ
１３１Ｐ，１３１Ｎの間に直列接続された絶縁変圧器、
１３２Ｐはその一次巻線、１３２Ｓはその二次巻線、１
３３Ｐ，１３３Ｎはコンデンサ１３０の両端と一次巻線
１３２Ｐの両端との間に接続された変圧器励磁電流還流
ダイオード、１３４，１３５は二次巻線１３２Ｓの両端
に接続された出力整流ダイオード、１３６は出力平滑リ
アクトル、１３７は出力平滑コンデンサである。
【００１１】この図１５の回路構成を図１３と対比する
と、図１３の入出力側を逆転させれば図１５の回路とな
り、両回路構成はいわば対称であって実質的に同一であ
るため、その動作説明は省略する。この図１５に示す充
電器１３により、主蓄電装置４または４０が充電され
る。
と、図１３の入出力側を逆転させれば図１５の回路とな
り、両回路構成はいわば対称であって実質的に同一であ
るため、その動作説明は省略する。この図１５に示す充
電器１３により、主蓄電装置４または４０が充電され
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする問題点】図１０、図１１に示
したように、主蓄電装置４の電力でエンジンを始動する
ハイブリッド電気自動車では、補助蓄電装置１０の電力
を用いてエンジンを始動できるように、補助蓄電装置１
０から主蓄電装置を充電する非常用の充電器１３を、主
蓄電装置４から補助蓄電装置１０を充電する常用の充電
器１２とは別個に設けている。また、図１２に示したよ
うに主蓄電装置４０の電力のみで走行する電気自動車の
場合でも、主蓄電装置４０の電力が消耗して走行不能に
なった場合に備えて、上記と同様の非常用の充電器１３
を備えている。
したように、主蓄電装置４の電力でエンジンを始動する
ハイブリッド電気自動車では、補助蓄電装置１０の電力
を用いてエンジンを始動できるように、補助蓄電装置１
０から主蓄電装置を充電する非常用の充電器１３を、主
蓄電装置４から補助蓄電装置１０を充電する常用の充電
器１２とは別個に設けている。また、図１２に示したよ
うに主蓄電装置４０の電力のみで走行する電気自動車の
場合でも、主蓄電装置４０の電力が消耗して走行不能に
なった場合に備えて、上記と同様の非常用の充電器１３
を備えている。
【００１３】このように、ハイブリッド電気自動車を含
む電気自動車においては、補助蓄電装置用の常用の充電
器以外に、主蓄電装置用の非常用の充電器を備えている
ため、車載機器の大型化、重量化、高価格化等が問題に
なっており、その解決が望まれている。そこで本発明
は、充電システムを改良して小型・軽量化、低価格化、
効率向上を可能にした絶縁形直流−直流電力変換装置、
及びこの変換装置を有する電気自動車用電気システムを
提供しようとするものである。
む電気自動車においては、補助蓄電装置用の常用の充電
器以外に、主蓄電装置用の非常用の充電器を備えている
ため、車載機器の大型化、重量化、高価格化等が問題に
なっており、その解決が望まれている。そこで本発明
は、充電システムを改良して小型・軽量化、低価格化、
効率向上を可能にした絶縁形直流−直流電力変換装置、
及びこの変換装置を有する電気自動車用電気システムを
提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】従来の充電器は、出力側
回路には電力制御器がなく、動作は電力の方向が単方向
である一象限動作となっている。このため、本発明の絶
縁形直流−直流電力変換装置は、従来の充電器の出力側
に電力制御機能を持たせることにより、二象限動作の充
電器を実現できることに着目してなされたものである。
すなわち本発明の絶縁形直流−直流電力変換装置では、
従来の充電器の出力回路の整流ダイオードと逆並列に半
導体スイッチと可飽和リアクトルとの直列回路を接続す
ると共に、従来の充電器の入力回路の半導体スイッチに
直列に可飽和リアクトルを接続し、この直列回路に逆並
列にダイオードを接続して整流機能を持たせることによ
って、電流双方向の二象限動作形充電器を実現するよう
にした。これにより、単一の絶縁形直流−直流電力変換
装置によって常用、非常用の充電器を実現することが可
能になる。この電力変換装置を電気自動車に搭載するこ
とにより、車載機器の小型化、軽量化、低価格化等を図
ることができる。
回路には電力制御器がなく、動作は電力の方向が単方向
である一象限動作となっている。このため、本発明の絶
縁形直流−直流電力変換装置は、従来の充電器の出力側
に電力制御機能を持たせることにより、二象限動作の充
電器を実現できることに着目してなされたものである。
すなわち本発明の絶縁形直流−直流電力変換装置では、
従来の充電器の出力回路の整流ダイオードと逆並列に半
導体スイッチと可飽和リアクトルとの直列回路を接続す
ると共に、従来の充電器の入力回路の半導体スイッチに
直列に可飽和リアクトルを接続し、この直列回路に逆並
列にダイオードを接続して整流機能を持たせることによ
って、電流双方向の二象限動作形充電器を実現するよう
にした。これにより、単一の絶縁形直流−直流電力変換
装置によって常用、非常用の充電器を実現することが可
能になる。この電力変換装置を電気自動車に搭載するこ
とにより、車載機器の小型化、軽量化、低価格化等を図
ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態であり、
請求項１，４，５に記載した発明の実施形態に相当す
る。なお、図１３と同一の構成要素には同一番号を付し
てある。図１において、１４は本発明の絶縁形直流−直
流電力変換装置であり、１４ａは第１の直流電源として
の主蓄電装置４の正極に接続される第１の入力端子、１
４ｂは主蓄電装置４の負極に接続される第２の入力端
子、１４ｃは第２の直流電源としての補助蓄電装置１０
の正極に接続される第３の入力端子、１４ｄは補助蓄電
装置１０の負極に接続される第４の入力端子である。
態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態であり、
請求項１，４，５に記載した発明の実施形態に相当す
る。なお、図１３と同一の構成要素には同一番号を付し
てある。図１において、１４は本発明の絶縁形直流−直
流電力変換装置であり、１４ａは第１の直流電源として
の主蓄電装置４の正極に接続される第１の入力端子、１
４ｂは主蓄電装置４の負極に接続される第２の入力端
子、１４ｃは第２の直流電源としての補助蓄電装置１０
の正極に接続される第３の入力端子、１４ｄは補助蓄電
装置１０の負極に接続される第４の入力端子である。
【００１６】１４０は入力端子１４ａ，１４ｂ間に接続
された平滑コンデンサである。また、１４３は一次巻線
１４３Ｐ及び二次巻線１４３Ｓを有する絶縁変圧器であ
り、入力端子１４ａ，１４ｂと一次巻線１４３Ｐの両端
との間には、半導体スイッチ１２１Ｐと可飽和リアクト
ル１４２ＲＰとの直列回路、半導体スイッチ１２１Ｎと
可飽和リアクトル１４２ＲＮとの直列回路が接続されて
いる。更に、これらの直列回路には、各々逆並列に整流
ダイオード１４１Ｐ，１４１Ｎが接続されており、これ
らの逆並列回路によって第１、第２のスイッチ回路が構
成されている。
された平滑コンデンサである。また、１４３は一次巻線
１４３Ｐ及び二次巻線１４３Ｓを有する絶縁変圧器であ
り、入力端子１４ａ，１４ｂと一次巻線１４３Ｐの両端
との間には、半導体スイッチ１２１Ｐと可飽和リアクト
ル１４２ＲＰとの直列回路、半導体スイッチ１２１Ｎと
可飽和リアクトル１４２ＲＮとの直列回路が接続されて
いる。更に、これらの直列回路には、各々逆並列に整流
ダイオード１４１Ｐ，１４１Ｎが接続されており、これ
らの逆並列回路によって第１、第２のスイッチ回路が構
成されている。
【００１７】絶縁変圧器１４３の二次巻線１４３Ｓの両
端には、図１３と同様に整流ダイオード１２４，１２５
が接続されている。そして、この実施形態では、各ダイ
オード１２４，１２５に対して各々逆並列に、半導体ス
イッチ１４４Ｐと可飽和リアクトル１４５ＲＰとの直列
回路、半導体スイッチ１４４Ｎと可飽和リアクトル１４
５ＲＮとの直列回路が接続されており、これらの逆並列
回路によって第３、第４のスイッチ回路が構成されてい
る。なお、１４６は補助蓄電装置１０側の平滑リアクト
ル、１４７は平滑コンデンサである。ここで、絶縁変圧
器１４３の巻線１４３Ｐ，１４３Ｓの極性は、ドットを
付した各一端を同極性とする。
端には、図１３と同様に整流ダイオード１２４，１２５
が接続されている。そして、この実施形態では、各ダイ
オード１２４，１２５に対して各々逆並列に、半導体ス
イッチ１４４Ｐと可飽和リアクトル１４５ＲＰとの直列
回路、半導体スイッチ１４４Ｎと可飽和リアクトル１４
５ＲＮとの直列回路が接続されており、これらの逆並列
回路によって第３、第４のスイッチ回路が構成されてい
る。なお、１４６は補助蓄電装置１０側の平滑リアクト
ル、１４７は平滑コンデンサである。ここで、絶縁変圧
器１４３の巻線１４３Ｐ，１４３Ｓの極性は、ドットを
付した各一端を同極性とする。
【００１８】この実施形態において、第１〜第４のスイ
ッチ回路を構成する半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１
Ｎ，１４４Ｐ，１４４Ｎを図１に示すごとくＦＥＴによ
って構成した場合、ＦＥＴ素子内に寄生ダイオードが存
在する。半導体スイッチ内に存在する寄生ダイオード
は、逆並列ダイオードと同じ極性である。すなわち、こ
の寄生ダイオードは逆並列接続されたダイオード１４１
Ｐ，１４１Ｎ，１２４，１２５に対して並列に接続され
る。
ッチ回路を構成する半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１
Ｎ，１４４Ｐ，１４４Ｎを図１に示すごとくＦＥＴによ
って構成した場合、ＦＥＴ素子内に寄生ダイオードが存
在する。半導体スイッチ内に存在する寄生ダイオード
は、逆並列ダイオードと同じ極性である。すなわち、こ
の寄生ダイオードは逆並列接続されたダイオード１４１
Ｐ，１４１Ｎ，１２４，１２５に対して並列に接続され
る。
【００１９】一方、逆並列接続されたダイオード１４１
Ｐ，１４１Ｎ，１２４，１２５は、半導体スイッチ回路
のスイッチング周波数を考慮して、その周波数特性から
選定される。ＦＥＴ内の寄生ダイオードの周波数特性
は、逆並列接続されるダイオード１４１Ｐ，１４１Ｎ，
１２４，１２５に比べて悪いのが一般的であり、このよ
うに寄生ダイオードが逆並列接続ダイオードに並列に接
続されるスイッチ回路のスイッチング性能は、この寄生
ダイオードの周波数特性で制約されてしまう。すなわ
ち、高周波化の制約、スイッチング損失の増大、電磁ノ
イズの増大を伴うので、この寄生ダイオードを電気的に
切り離す必要がある。図１に示した可飽和リアクトル１
４２ＲＰ，１４２ＲＮ，１４５ＲＰ，１４５ＲＮはこの
機能のために挿入した素子である。
Ｐ，１４１Ｎ，１２４，１２５は、半導体スイッチ回路
のスイッチング周波数を考慮して、その周波数特性から
選定される。ＦＥＴ内の寄生ダイオードの周波数特性
は、逆並列接続されるダイオード１４１Ｐ，１４１Ｎ，
１２４，１２５に比べて悪いのが一般的であり、このよ
うに寄生ダイオードが逆並列接続ダイオードに並列に接
続されるスイッチ回路のスイッチング性能は、この寄生
ダイオードの周波数特性で制約されてしまう。すなわ
ち、高周波化の制約、スイッチング損失の増大、電磁ノ
イズの増大を伴うので、この寄生ダイオードを電気的に
切り離す必要がある。図１に示した可飽和リアクトル１
４２ＲＰ，１４２ＲＮ，１４５ＲＰ，１４５ＲＮはこの
機能のために挿入した素子である。
【００２０】次に、図１における半導体スイッチ回路の
動作を図２を参照して説明する。図２（ａ）は図１にお
ける半導体スイッチ１２１Ｐとその周辺回路の再掲であ
る。図２（ａ）において、破線で示す１２１Ｐｄは半導
体スイッチ１２１Ｐ内に寄生するダイオードである。
動作を図２を参照して説明する。図２（ａ）は図１にお
ける半導体スイッチ１２１Ｐとその周辺回路の再掲であ
る。図２（ａ）において、破線で示す１２１Ｐｄは半導
体スイッチ１２１Ｐ内に寄生するダイオードである。
【００２１】図２（ｂ）は、半導体スイッチ１２１Ｐが
オン（図示しないが、半導体スイッチ１２１Ｎもオン）
したときの各部の動作である。時刻Ｔ１で半導体スイッ
チ１２１Ｐ（及び１２１Ｎ）がオンすると、図２（ａ）
の細線の矢印方向に電流が流れようとして、可飽和リア
クトル１４２ＲＰに電圧が図２（ａ）のドットの方向に
加わる。同時に、図示されていない可飽和リアクトル１
４２ＲＮにも同様に加わる。可飽和リアクトル１４２Ｒ
Ｐ（１４２ＲＮ）に加わる電圧の大きさは、主蓄電装置
４の電圧Ｖｂの１／２となり、時刻Ｔ２で飽和する。可
飽和リアクトル１４２ＲＰ（１４２ＲＮ）が飽和する
と、半導体スイッチ１２１Ｐ（１２１Ｎ）にはオフ時刻
Ｔ３まで負荷電流Ｉが流れる。ここで、図２（ｂ）の時
刻Ｔ１〜Ｔ３は図１０に示したＴonに相当する。
オン（図示しないが、半導体スイッチ１２１Ｎもオン）
したときの各部の動作である。時刻Ｔ１で半導体スイッ
チ１２１Ｐ（及び１２１Ｎ）がオンすると、図２（ａ）
の細線の矢印方向に電流が流れようとして、可飽和リア
クトル１４２ＲＰに電圧が図２（ａ）のドットの方向に
加わる。同時に、図示されていない可飽和リアクトル１
４２ＲＮにも同様に加わる。可飽和リアクトル１４２Ｒ
Ｐ（１４２ＲＮ）に加わる電圧の大きさは、主蓄電装置
４の電圧Ｖｂの１／２となり、時刻Ｔ２で飽和する。可
飽和リアクトル１４２ＲＰ（１４２ＲＮ）が飽和する
と、半導体スイッチ１２１Ｐ（１２１Ｎ）にはオフ時刻
Ｔ３まで負荷電流Ｉが流れる。ここで、図２（ｂ）の時
刻Ｔ１〜Ｔ３は図１０に示したＴonに相当する。
【００２２】図２（ｃ）は、図２（ａ）の太線の矢印方
向に電流が流れる場合の動作を示す図である。時刻Ｔ４
でダイオード１４１Ｐに電流が流れると、ダイオード１
４１Ｐの両端には電圧降下Ｖｄが発生する。この電圧Ｖ
ｄは、寄生ダイオード１２１Ｐｄと可飽和リアクトル１
４２ＲＰとの直列回路に加わる。このため、可飽和リア
クトル１４２ＲＰの電圧は、電圧Ｖｄから寄生ダイオー
ド１２１Ｐｄの電圧降下を差し引いた大きさとなる。寄
生ダイオード１２１Ｐｄの電圧降下は、ダイオード１４
１Ｐの電圧降下Ｖｄとほぼ同じ大きさになるので、可飽
和リアクトル１４２ＲＰの電圧はほぼ零になる。このた
め、図２（ｃ）に示した時刻Ｔ４〜Ｔ５までの期間Ｔof
fでは可飽和リアクトル１４２ＲＰは飽和せず、大きな
インピーダンスを持っているので、可飽和リアクトル１
４２ＲＰの電流すなわち半導体スイッチ１２１Ｐの電流
はほぼ零となり、負荷電流はダイオード１４１Ｐに流れ
る。
向に電流が流れる場合の動作を示す図である。時刻Ｔ４
でダイオード１４１Ｐに電流が流れると、ダイオード１
４１Ｐの両端には電圧降下Ｖｄが発生する。この電圧Ｖ
ｄは、寄生ダイオード１２１Ｐｄと可飽和リアクトル１
４２ＲＰとの直列回路に加わる。このため、可飽和リア
クトル１４２ＲＰの電圧は、電圧Ｖｄから寄生ダイオー
ド１２１Ｐｄの電圧降下を差し引いた大きさとなる。寄
生ダイオード１２１Ｐｄの電圧降下は、ダイオード１４
１Ｐの電圧降下Ｖｄとほぼ同じ大きさになるので、可飽
和リアクトル１４２ＲＰの電圧はほぼ零になる。このた
め、図２（ｃ）に示した時刻Ｔ４〜Ｔ５までの期間Ｔof
fでは可飽和リアクトル１４２ＲＰは飽和せず、大きな
インピーダンスを持っているので、可飽和リアクトル１
４２ＲＰの電流すなわち半導体スイッチ１２１Ｐの電流
はほぼ零となり、負荷電流はダイオード１４１Ｐに流れ
る。
【００２３】次に図１の回路動作について説明する。ま
ず、主蓄電装置４から補助蓄電装置１０を充電する常用
充電時には、半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎをオフ
し、半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎをオンオフ制御
する。この場合、半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎは
オフであり、可飽和リアクトル１４２ＲＰ，１４２Ｒ
Ｎ，１４５ＲＰ，１４５ＲＮは回路動作に関して殆ど影
響しないため、実質的に図１３と同じ回路になり、半導
体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎの制御及び動作も同じに
なる。従って、回路全体の動作も図１４と同様であるた
め、説明を省略する。
ず、主蓄電装置４から補助蓄電装置１０を充電する常用
充電時には、半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎをオフ
し、半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎをオンオフ制御
する。この場合、半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎは
オフであり、可飽和リアクトル１４２ＲＰ，１４２Ｒ
Ｎ，１４５ＲＰ，１４５ＲＮは回路動作に関して殆ど影
響しないため、実質的に図１３と同じ回路になり、半導
体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎの制御及び動作も同じに
なる。従って、回路全体の動作も図１４と同様であるた
め、説明を省略する。
【００２４】次いで、補助蓄電装置１０から主蓄電装置
４を充電する非常用充電時には、半導体スイッチ１２１
Ｐ，１２１Ｎをオフし、半導体スイッチ１４４Ｐ，１４
４Ｎをオンオフ制御する。この場合の回路は、絶縁形昇
圧式ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成となる。この時の
回路構成を図３に示す。図３において、図１と同一の構
成要素には同一の番号を付してある。半導体スイッチ１
４４Ｐはダイオードとして使用するので、図３ではダイ
オードの記号で示している。半導体スイッチ１４４Ｎを
オンオフ制御して、低圧側の補助蓄電装置１０から高圧
側の主蓄電装置４に絶縁変圧器１４３を介して充電す
る。
４を充電する非常用充電時には、半導体スイッチ１２１
Ｐ，１２１Ｎをオフし、半導体スイッチ１４４Ｐ，１４
４Ｎをオンオフ制御する。この場合の回路は、絶縁形昇
圧式ＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成となる。この時の
回路構成を図３に示す。図３において、図１と同一の構
成要素には同一の番号を付してある。半導体スイッチ１
４４Ｐはダイオードとして使用するので、図３ではダイ
オードの記号で示している。半導体スイッチ１４４Ｎを
オンオフ制御して、低圧側の補助蓄電装置１０から高圧
側の主蓄電装置４に絶縁変圧器１４３を介して充電す
る。
【００２５】この場合の動作を図４に示す。この動作で
は、図４に示すように半導体スイッチ１４４Ｐをオフす
ると同時に半導体スイッチ１４４Ｎをオンし、半導体ス
イッチ１４４Ｐをオンすると同時に半導体スイッチ１４
４Ｎをオフする。図４において、Ｔがオン、オフの一周
期であり、Ｔonが半導体スイッチ１４４Ｎのオン期間、
Ｔoffが半導体スイッチ１４４Ｎのオフ期間を示す。周
期Ｔに対するオン期間Ｔonの比率を制御することによ
り、充電電流を制御する。
は、図４に示すように半導体スイッチ１４４Ｐをオフす
ると同時に半導体スイッチ１４４Ｎをオンし、半導体ス
イッチ１４４Ｐをオンすると同時に半導体スイッチ１４
４Ｎをオフする。図４において、Ｔがオン、オフの一周
期であり、Ｔonが半導体スイッチ１４４Ｎのオン期間、
Ｔoffが半導体スイッチ１４４Ｎのオフ期間を示す。周
期Ｔに対するオン期間Ｔonの比率を制御することによ
り、充電電流を制御する。
【００２６】このように本実施形態では、従来の図１
３、図１５に示した常用、非常用の充電器１２，１３の
両方の機能を、図１の絶縁形直流−直流電力変換装置１
４による電流双方向の二象限動作によって実現すること
ができる。その場合の半導体スイッチの数を比較する
と、前述したように図１３、図１５の両者を合わせた数
すなわち４個のまま変わらず、更に絶縁変圧器の数は半
減するので、この電力変換装置１４を充電器として見た
場合に装置の小型・軽量化、低価格化、高効率化が可能
になる。
３、図１５に示した常用、非常用の充電器１２，１３の
両方の機能を、図１の絶縁形直流−直流電力変換装置１
４による電流双方向の二象限動作によって実現すること
ができる。その場合の半導体スイッチの数を比較する
と、前述したように図１３、図１５の両者を合わせた数
すなわち４個のまま変わらず、更に絶縁変圧器の数は半
減するので、この電力変換装置１４を充電器として見た
場合に装置の小型・軽量化、低価格化、高効率化が可能
になる。
【００２７】図５は本発明の第２実施形態であり、請求
項２，４，５に記載した発明の実施形態に相当する。な
お、図１と同一の構成要素には同一の番号を付してあ
る。図５において、１４２ＳＰ，１４２ＳＮ，１４５Ｓ
Ｐ，１４５ＳＮは回路切替スイッチである。常用充電時
には、回路切替スイッチ１４２ＳＰ，１４２ＳＮ，１４
５ＳＰ，１４５ＳＮをすべて接点ａ側に接続する。これ
により、ダイオード１４１Ｐ，１４１Ｎ、半導体スイッ
チ１４４Ｐ，１４４Ｎが回路から切り離され、回路構成
は図１３と同様になる。制御は図１４と同様に、半導体
スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎのオンオフ制御によって行
う。また、半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎは回路か
ら切り離されるので、これらの寄生ダイオードによる前
述の問題は発生しない。
項２，４，５に記載した発明の実施形態に相当する。な
お、図１と同一の構成要素には同一の番号を付してあ
る。図５において、１４２ＳＰ，１４２ＳＮ，１４５Ｓ
Ｐ，１４５ＳＮは回路切替スイッチである。常用充電時
には、回路切替スイッチ１４２ＳＰ，１４２ＳＮ，１４
５ＳＰ，１４５ＳＮをすべて接点ａ側に接続する。これ
により、ダイオード１４１Ｐ，１４１Ｎ、半導体スイッ
チ１４４Ｐ，１４４Ｎが回路から切り離され、回路構成
は図１３と同様になる。制御は図１４と同様に、半導体
スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎのオンオフ制御によって行
う。また、半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎは回路か
ら切り離されるので、これらの寄生ダイオードによる前
述の問題は発生しない。
【００２８】図５において、非常用充電時には、前記回
路切替スイッチ１４２ＳＰ，１４２ＳＮ，１４５ＳＰ，
１４５ＳＮをすべて接点ｂ側に接続する。これにより、
半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎ、ダイオード１２
４，１２５が回路から切り離され、回路構成は図１の非
常用充電時の回路構成（図３）と同様に絶縁形昇圧式Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータとなる。従って、半導体スイッチ１
４４Ｐ，１４４Ｎのオンオフにより主蓄電装置４を充電
する。このとき、半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎは
回路から切り離されるので、これらの寄生ダイオードに
よる前述の問題は発生しない。
路切替スイッチ１４２ＳＰ，１４２ＳＮ，１４５ＳＰ，
１４５ＳＮをすべて接点ｂ側に接続する。これにより、
半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎ、ダイオード１２
４，１２５が回路から切り離され、回路構成は図１の非
常用充電時の回路構成（図３）と同様に絶縁形昇圧式Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータとなる。従って、半導体スイッチ１
４４Ｐ，１４４Ｎのオンオフにより主蓄電装置４を充電
する。このとき、半導体スイッチ１２１Ｐ，１２１Ｎは
回路から切り離されるので、これらの寄生ダイオードに
よる前述の問題は発生しない。
【００２９】図６は本発明の第３実施形態であり、請求
項３，４，５に記載した発明の別の実施形態に相当す
る。図６では、絶縁変圧器１４３の二次側のみを示して
あり、その一次側は図５と同様である。図６において、
１４８は回路切替スイッチであり、図５の回路切替スイ
ッチ１４５ＳＰ，１４５ＳＮを共用したものである。こ
こで、直列接続された半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４
Ｎは各々第３、第４のスイッチ回路を構成している。
項３，４，５に記載した発明の別の実施形態に相当す
る。図６では、絶縁変圧器１４３の二次側のみを示して
あり、その一次側は図５と同様である。図６において、
１４８は回路切替スイッチであり、図５の回路切替スイ
ッチ１４５ＳＰ，１４５ＳＮを共用したものである。こ
こで、直列接続された半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４
Ｎは各々第３、第４のスイッチ回路を構成している。
【００３０】図６において、常用充電時には、回路切替
スイッチ１４８を接点ａ側に接続することにより、半導
体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎが回路から切り離され、
図５における常用充電時と同じ回路構成になる。また、
非常用充電時には、回路切替スイッチ１４８を接点ｂ側
に接続することにより、ダイオード１２４，１２５が回
路から切り離され、図５における非常用充電時と同じ回
路構成になる。この実施形態において、常用充電時には
半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎは回路から切り離さ
れるので、これらの寄生ダイオードによる前述の問題は
発生しない。
スイッチ１４８を接点ａ側に接続することにより、半導
体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎが回路から切り離され、
図５における常用充電時と同じ回路構成になる。また、
非常用充電時には、回路切替スイッチ１４８を接点ｂ側
に接続することにより、ダイオード１２４，１２５が回
路から切り離され、図５における非常用充電時と同じ回
路構成になる。この実施形態において、常用充電時には
半導体スイッチ１４４Ｐ，１４４Ｎは回路から切り離さ
れるので、これらの寄生ダイオードによる前述の問題は
発生しない。
【００３１】図７は請求項６に記載した発明の実施形態
であり、請求項１〜５に記載した絶縁形直流―直流電力
変換装置をシリーズハイブリッド電気自動車に適用した
ものである。なお、図１０と同一の構成要素は同一番号
を付してあり、図１０における常用、非常用の充電器１
２，１３を図１の直流−直流電力変換装置１４によって
置き換えた構成である。
であり、請求項１〜５に記載した絶縁形直流―直流電力
変換装置をシリーズハイブリッド電気自動車に適用した
ものである。なお、図１０と同一の構成要素は同一番号
を付してあり、図１０における常用、非常用の充電器１
２，１３を図１の直流−直流電力変換装置１４によって
置き換えた構成である。
【００３２】図８も請求項６に記載した発明の実施形態
であり、請求項１〜５に記載した絶縁形直流―直流電力
変換装置をパラレルハイブリッド電気自動車に適用した
ものである。すなわち、図１１における常用、非常用の
充電器１２，１３を図１の直流−直流電力変換装置１４
によって置き換えた構成である。
であり、請求項１〜５に記載した絶縁形直流―直流電力
変換装置をパラレルハイブリッド電気自動車に適用した
ものである。すなわち、図１１における常用、非常用の
充電器１２，１３を図１の直流−直流電力変換装置１４
によって置き換えた構成である。
【００３３】更に、図９も請求項６に記載した発明の実
施形態であり、請求項１〜５に記載した絶縁形直流―直
流電力変換装置を主蓄電装置４０の電力のみで走行する
電気自動車に適用したものである。すなわち、図１２に
おける常用、非常用の充電器１２，１３を図１の直流−
直流電力変換装置１４によって置き換えた構成である。
施形態であり、請求項１〜５に記載した絶縁形直流―直
流電力変換装置を主蓄電装置４０の電力のみで走行する
電気自動車に適用したものである。すなわち、図１２に
おける常用、非常用の充電器１２，１３を図１の直流−
直流電力変換装置１４によって置き換えた構成である。
【００３４】上記の図７〜図９の実施形態における直流
−直流電力変換装置１４の動作は図１〜図６において説
明したため、ここでは説明を省略する。
−直流電力変換装置１４の動作は図１〜図６において説
明したため、ここでは説明を省略する。
【００３５】なお、上記各実施形態では、蓄電装置が化
学二次電池である場合を説明したが、電気二重層コンデ
ンサのような物理電池を始めとする他の蓄電装置や太陽
電池、燃料電池など電圧変動のある直流電源装置にも適
用できることは勿論である。また、主蓄電装置側の入力
側において平滑コンデンサ以外のフィルタ回路の説明は
省略したが、必要に応じて適当なフィルタ回路を更に接
続しても良い。更に、本発明に係る絶縁形直流−直流電
力変換装置は、電気自動車における充電システムばかり
でなく、２つの蓄電装置間または直流電源間の電流双方
向直流−直流電力変換システムに適用できることは言う
までもない。
学二次電池である場合を説明したが、電気二重層コンデ
ンサのような物理電池を始めとする他の蓄電装置や太陽
電池、燃料電池など電圧変動のある直流電源装置にも適
用できることは勿論である。また、主蓄電装置側の入力
側において平滑コンデンサ以外のフィルタ回路の説明は
省略したが、必要に応じて適当なフィルタ回路を更に接
続しても良い。更に、本発明に係る絶縁形直流−直流電
力変換装置は、電気自動車における充電システムばかり
でなく、２つの蓄電装置間または直流電源間の電流双方
向直流−直流電力変換システムに適用できることは言う
までもない。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明では、２つの蓄電装
置等、第１、第２の直流電源間の双方向の充電システム
を一体化し、電気絶縁形の直流−直流電力変換装置とし
て構成したので、次の効果がある。 （１）充電器の小形・軽量化、低価格化が実現できる。 （２）電気自動車を始めとして、各種の充電システムへ
の適用が可能である。
置等、第１、第２の直流電源間の双方向の充電システム
を一体化し、電気絶縁形の直流−直流電力変換装置とし
て構成したので、次の効果がある。 （１）充電器の小形・軽量化、低価格化が実現できる。 （２）電気自動車を始めとして、各種の充電システムへ
の適用が可能である。
【００３７】更に、本発明の絶縁形直流―直流電力変換
装置を電気自動車に適用すると、次の効果が期待され
る。 （１）充電器の小形・軽量化、低価格化が図れる。 （２）主蓄電装置の電力が不足しても補助蓄電装置の電
力によってエンジン始動や非常走行が可能であるため、
走行信頼性の高い電気自動車を実現することができる。 （３）電圧変動の大きい化学二次電池を始め、電気二重
層コンデンサ、太陽電池、燃料電池など多様な蓄電装置
や直流電源装置にも適用することができる。 （４）電気自動車の普及・発展に大きく貢献することが
できる。
装置を電気自動車に適用すると、次の効果が期待され
る。 （１）充電器の小形・軽量化、低価格化が図れる。 （２）主蓄電装置の電力が不足しても補助蓄電装置の電
力によってエンジン始動や非常走行が可能であるため、
走行信頼性の高い電気自動車を実現することができる。 （３）電圧変動の大きい化学二次電池を始め、電気二重
層コンデンサ、太陽電池、燃料電池など多様な蓄電装置
や直流電源装置にも適用することができる。 （４）電気自動車の普及・発展に大きく貢献することが
できる。
【図１】本発明の第１実施形態を示す絶縁形直流−直流
電力変換装置の回路構成図である。
電力変換装置の回路構成図である。
【図２】図１のスイッチ回路の動作説明図である。
【図３】図１の実施形態における非常用充電時の回路構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す絶縁形直流−直流
電力変換装置の回路構成図である。
電力変換装置の回路構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態を示す絶縁形直流−直流
電力変換装置の回路構成図である。
電力変換装置の回路構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態としてのシリーズハイブ
リッド電気自動車の駆動システムを示す図である。
リッド電気自動車の駆動システムを示す図である。
【図８】本発明の第５実施形態としてのパラレルハイブ
リッド電気自動車の駆動システムを示す図である。
リッド電気自動車の駆動システムを示す図である。
【図９】本発明の第６実施形態としての電池駆動の電気
自動車の駆動システムを示す図である。
自動車の駆動システムを示す図である。
【図１０】従来技術としてのシリーズハイブリッド電気
自動車の駆動システムを示す図である。
自動車の駆動システムを示す図である。
【図１１】従来技術としてのパラレルハイブリッド電気
自動車の駆動システムを示す図である。
自動車の駆動システムを示す図である。
【図１２】従来技術としての電池駆動の電気自動車の駆
動システムを示す図である。
動システムを示す図である。
【図１３】図１０〜図１２における補助蓄電装置の充電
器の回路構成図である。
器の回路構成図である。
【図１４】図１３の動作説明図である。
【図１５】図１０〜図１２における主蓄電装置の充電器
の回路構成図である。
の回路構成図である。
１，１００ エンジン ２，１０３ 発電動機 ３ コンバータ ４ 主蓄電装置 ５ インバータ ６ 車両駆動用電動機 ７ 減速機 ８ デフギア ９ａ，９ｂ 車輪 １０ 補助蓄電装置 １１ 補機 １４ 絶縁形直流−直流電力変換装置 １４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 入力端子 １０２ａ，１０２ｂ クラッチ １０４ 減速機 １２１Ｐ，１２１Ｎ，１４４Ｐ，１４４Ｎ 半導体スイ
ッチ １２１Ｐｄ 寄生ダイオード １２３Ｐ，１２３Ｎ，１２４，１２５ ダイオード １４０，１４７ 平滑コンデンサ １４２ＲＰ，１４２ＲＮ，１４５ＲＰ，１４５ＲＮ 可
飽和リアクトル １４２ＳＰ，１４２ＳＮ，１４５ＳＰ，１４５ＳＮ，１
４８ 回路切替スイッチ １４３ 絶縁変圧器 １４３Ｐ 一次巻線 １４３Ｓ 二次巻線 １４６ 平滑リアクトル
ッチ １２１Ｐｄ 寄生ダイオード １２３Ｐ，１２３Ｎ，１２４，１２５ ダイオード １４０，１４７ 平滑コンデンサ １４２ＲＰ，１４２ＲＮ，１４５ＲＰ，１４５ＲＮ 可
飽和リアクトル １４２ＳＰ，１４２ＳＮ，１４５ＳＰ，１４５ＳＮ，１
４８ 回路切替スイッチ １４３ 絶縁変圧器 １４３Ｐ 一次巻線 １４３Ｓ 二次巻線 １４６ 平滑リアクトル
Claims (11)
- 【請求項１】 第１、第２の入力端子に接続される第１
の直流電源と、第３、第４の入力端子に接続される第２
の直流電源との間で、絶縁変圧器を介して電力変換を行
う絶縁形直流−直流電力変換装置において、 第１の直流電源の正極に接続される第１の入力端子と、
前記絶縁変圧器の一次巻線の一端との間に、半導体スイ
ッチと可飽和リアクトルとの直列回路にダイオードを逆
並列接続してなる第１のスイッチ回路を接続すると共
に、 第１の直流電源の負極に接続される第２の入力端子と、
前記一次巻線の他端との間に、半導体スイッチと可飽和
リアクトルとの直列回路にダイオードを逆並列接続して
なる第２のスイッチ回路を接続し、 第１及び第２のスイッチ回路の半導体スイッチは第１の
入力端子から第２の入力端子に向かう通流方向とし、 第１の入力端子と前記一次巻線の他端との間、及び、第
２の入力端子と前記一次巻線の一端との間に、第２の入
力端子から第１の入力端子に向かう極性でそれぞれダイ
オードを接続し、 前記絶縁変圧器の二次巻線の一端と、第２の直流電源の
正極に接続される第３の入力端子との間に、半導体スイ
ッチと可飽和リアクトルとの直列回路にダイオードを逆
並列接続してなる第３のスイッチ回路とリアクトルとを
直列に接続すると共に、 第３のスイッチ回路と前記リアクトルとの接続点と、前
記二次巻線の他端との間に、半導体スイッチと可飽和リ
アクトルとの直列回路にダイオードを逆並列接続してな
る第４のスイッチ回路を接続し、 前記二次巻線の他端を、第２の直流電源の負極に接続さ
れる第４の入力端子に接続し、 第３のスイッチ回路の半導体スイッチは第３の入力端子
から前記二次巻線に向かう通流方向とすると共に、第４
のスイッチ回路の半導体スイッチは第３の入力端子から
第４の入力端子に向かう通流方向とし、 前記絶縁変圧器の一次巻線の一端及び二次巻線の一端を
同極性としたことを特徴とする絶縁形直流−直流電力変
換装置。 - 【請求項２】 第１、第２の入力端子に接続される第１
の直流電源と、第３、第４の入力端子に接続される第２
の直流電源との間で、絶縁変圧器を介して電力変換を行
う絶縁形直流−直流電力変換装置において、 第１の直流電源の正極に接続される第１の入力端子と、
前記絶縁変圧器の一次巻線の一端との間に、半導体スイ
ッチと逆方向のダイオードとのいずれかを第１の回路切
替スイッチを介して接続するようにした第１のスイッチ
回路を接続すると共に、 第１の直流電源の負極に接続される第２の入力端子と、
前記一次巻線の他端との間に、半導体スイッチと逆方向
のダイオードとのいずれかを第２の回路切替スイッチを
介して接続するようにした第２のスイッチ回路を接続
し、 第１及び第２のスイッチ回路の半導体スイッチは第１の
入力端子から第２の入力端子に向かう通流方向とし、 第１の入力端子と前記一次巻線の他端との間、及び、第
２の入力端子と前記一次巻線の一端との間に、第２の入
力端子から第１の入力端子に向かう極性でそれぞれダイ
オードを接続し、 前記絶縁変圧器の二次巻線の一端と、第２の直流電源の
正極に接続される第３の入力端子との間に、半導体スイ
ッチと逆方向のダイオードとのいずれかを第３の回路切
替スイッチを介して接続するようにした第３のスイッチ
回路とリアクトルとを直列に接続すると共に、 第３のスイッチ回路と前記リアクトルとの接続点と、前
記二次巻線の他端との間に、半導体スイッチと逆方向の
ダイオードとのいずれかを第４の回路切替スイッチを介
して接続するようにした第４のスイッチ回路を接続し、 前記二次巻線の他端を、第２の直流電源の負極に接続さ
れる第４の入力端子に接続し、 第３のスイッチ回路の半導体スイッチは第３の入力端子
から前記二次巻線に向かう通流方向とすると共に、第４
のスイッチ回路の半導体スイッチは第３の入力端子から
第４の入力端子に向かう通流方向とし、 前記絶縁変圧器の一次巻線の一端及び二次巻線の一端を
同極性としたことを特徴とする絶縁形直流−直流電力変
換装置。 - 【請求項３】 第１、第２の入力端子に接続される第１
の直流電源と、第３、第４の入力端子に接続される第２
の直流電源との間で、絶縁変圧器を介して電力変換を行
う絶縁形直流−直流電力変換装置において、 第１の直流電源の正極に接続される第１の入力端子と、
前記絶縁変圧器の一次巻線の一端との間に、半導体スイ
ッチと逆方向のダイオードとのいずれかを第１の回路切
替スイッチを介して接続するようにした第１のスイッチ
回路を接続すると共に、 第１の直流電源の負極に接続される第２の入力端子と、
前記一次巻線の他端との間に、半導体スイッチと逆方向
のダイオードとのいずれかを第２の回路切替スイッチを
介して接続するようにした第２のスイッチ回路を接続
し、 第１及び第２のスイッチ回路の半導体スイッチは第１の
入力端子から第２の入力端子に向かう通流方向とし、 第１の入力端子と前記一次巻線の他端との間、及び、第
２の入力端子と前記一次巻線の一端との間に、第２の入
力端子から第１の入力端子に向かう極性でそれぞれダイ
オードを接続し、 前記絶縁変圧器の二次巻線の一端と他端との間に、半導
体スイッチを２個直列接続した第３、第４のスイッチ回
路と、ダイオードを２個直列接続したダイオード回路と
をそれぞれ接続し、第３、第４のスイッチ回路の接続点
と前記ダイオード回路の接続点とのいずれか一方を第３
の回路切替スイッチを介してリアクトルの一端に接続
し、このリアクトルの他端を第２の直流電源の正極に接
続される第３の入力端子に接続し、 前記二次巻線の他端を、第２の直流電源の負極に接続さ
れる第４の入力端子に接続し、 第３、第４のスイッチ回路の半導体スイッチは第３の入
力端子から前記二次巻線に向かう通流方向とすると共
に、前記ダイオード回路のダイオードは前記二次巻線か
ら第３の入力端子に向かう通流方向とし、 前記絶縁変圧器の一次巻線の一端及び二次巻線の一端を
同極性としたことを特徴とする絶縁形直流−直流電力変
換装置。 - 【請求項４】 請求項１，２または３記載の絶縁形直流
−直流電力変換装置において、 第１、第２のスイッチ回路を制御して第１、第２の入力
端子側から第３、第４の入力端子側への通電電力を制御
することを特徴とする絶縁形直流−直流電力変換装置。 - 【請求項５】 請求項１，２または３記載の絶縁形直流
−直流電力変換装置において、 第３、第４のスイッチ回路を制御して第３、第４の入力
端子側から第１、第２の入力端子側への通電電力を制御
することを特徴とする絶縁形直流−直流電力変換装置。 - 【請求項６】 車両駆動用の主蓄電装置と補機用の補助
蓄電装置とを備えた電気自動車において、 主蓄電装置と補助蓄電装置との間に、請求項１，２，
３，４または５記載の絶縁形直流−直流電力変換装置を
接続したことを特徴とする電気自動車用電気システム。 - 【請求項７】 請求項６記載の電気自動車用電気システ
ムにおいて、 主蓄電装置が化学二次電池であることを特徴とする電気
自動車用電気システム。 - 【請求項８】 請求項６記載の電気自動車用電気システ
ムにおいて、 主蓄電装置が電気二重層キャパシタ電池であることを特
徴とする電気自動車用電気システム。 - 【請求項９】 請求項６記載の電気自動車用電気システ
ムにおいて、 主蓄電装置が太陽電池であることを特徴とする電気自動
車用電気システム。 - 【請求項１０】 請求項６記載の電気自動車用電気シス
テムにおいて、 主蓄電装置が燃料電池であることを特徴とする電気自動
車用電気システム。 - 【請求項１１】 請求項７，８，９または１０記載の電
気自動車用電気システムにおいて、 補助蓄電装置が電気二重層キャパシタ電池であることを
特徴とする電気自動車用電気システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10101660A JPH11299003A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 絶縁形直流−直流電力変換装置及び電気自動車用電気システム |
| US09/273,437 US6081434A (en) | 1998-03-23 | 1999-03-22 | Insulation-type DC-DC power conversion unit and electric system for electric vehicle |
| DE19913115A DE19913115A1 (de) | 1998-03-23 | 1999-03-23 | Isolationstyp-DC-DC-Leistungswandlereinheit und elektrisches System für ein Elektrofahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10101660A JPH11299003A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 絶縁形直流−直流電力変換装置及び電気自動車用電気システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11299003A true JPH11299003A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14306538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10101660A Pending JPH11299003A (ja) | 1998-03-23 | 1998-04-14 | 絶縁形直流−直流電力変換装置及び電気自動車用電気システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11299003A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008245387A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Nagano Japan Radio Co | スイッチング電源装置 |
| JP2012228015A (ja) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用電源装置 |
| JP2016167937A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | オムロン株式会社 | 絶縁型双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ、および電力変換システム |
-
1998
- 1998-04-14 JP JP10101660A patent/JPH11299003A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008245387A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Nagano Japan Radio Co | スイッチング電源装置 |
| JP2012228015A (ja) * | 2011-04-18 | 2012-11-15 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用電源装置 |
| JP2016167937A (ja) * | 2015-03-10 | 2016-09-15 | オムロン株式会社 | 絶縁型双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ、および電力変換システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040205 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050929 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060302 |