电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种向负载提供电源的电源装置。
【背景技术】
[0002]以往以来，使用一种将电池与电容器组合起来向负载提供电源的电源装置。在日本JP2006-345606A中公开了一种将电池与电容器并联连接的车辆用电源系统。在该电源系统中，通过从电池和电容器提供的电能来驱动电动机的逆变器。
【发明内容】
[0003]然而，在日本JP2006-345606A的电源系统中，当电容器的电压低于能够驱动逆变器的电压时，变得无法利用来自电容器的电能来驱动电动机。另外，与在放电时电压缓慢下降的二次电池不同，电容器具有在放电时电压线性地下降的特性。因此，当电容器的电压下降时，即便还残存有电能，也会变得无法从电容器提供电能来驱动逆变器。
[0004]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于有效地活用电容器的电能。
[0005]根据本发明的某一方式，提供一种将二次电池与同上述二次电池并联连接的电容器组合起来向负载提供电源的电源装置，该电源装置具备:绝缘型DC-DC转换器，其具有初级线圈和次级线圈，该初级线圈与上述二次电池并联连接，通过从上述二次电池提供的电流来蓄积能量，从上述初级线圈利用所蓄积的能量向上述次级线圈流入感应电流；以及开关电路，其将上述次级线圈选择性地正向或反向地与上述电容器串联连接。
[0006]下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式、本发明的优点。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的第一实施方式所涉及的电源装置的电路图。
[0008]图2是本发明的第一实施方式所涉及的电源装置的框图。
[0009]图3是说明本发明的第一实施方式所涉及的电源装置的作用的图。
[0010]图4是本发明的第二实施方式所涉及的电源装置的电路图。
[0011]图5是本发明的第二实施方式所涉及的电源装置的框图。
【具体实施方式】
[0012]下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0013](第一实施方式)
[0014]下面，参照图1至图3来说明本发明的第一实施方式所涉及的电源装置100。
[0015]电源装置100是将二次电池I与同二次电池I并联连接的电容器2组合起来向负载提供电源的装置。该负载是从二次电池I和电容器2提供电源来驱动电动机5的逆变器50。电源装置 100 应用于 HEV (Hybrid Electric Vehicle:混合动力型车辆)、EV (ElectricVehicle:电动车辆)等。
[0016]首先，参照图1来说明从电源装置100提供电源的逆变器50和由逆变器50驱动的电动机5。
[0017]电动机5是搭载于HEV、EV的驱动用电动机。电动机5是利用三相交流来生成旋转磁场而被驱动的三相感应电动发电机。电动机5具备定子和转子，该定子在内周具有分别构成U相、V相以及W相的多个线圈(省略图示)，该转子具有永磁体，在定子的内周旋转。电动机5的定子固定于车体(省略图示)，转子的旋转轴与车轮的车轴(省略图示)连结。电动机5能够将电能转换为车轮的旋转，并且能够将车轮的旋转转换为电能。
[0018]逆变器50是从由二次电池I和电容器2提供的直流电力生成交流电力的电压电流转换机。逆变器50的额定电压为600V，能够驱动它的最低电压为400V。该最低电压相当于负载的最低工作电压。
[0019]逆变器50将从二次电池I和电容器2提供的直流电力转换为由相位依次相差120度的U相、V相以及W相构成的三相的交流并提供到电动机5。
[0020]逆变器50具有正侧电力线51a、负侧电力线51b、U相电力线51u、V相电力线51v、W相电力线51w。正侧电力线51a与二次电池I及电容器2的正极连接。负侧电力线51b与二次电池I及电容器2的负极连接。U相电力线51u、V相电力线51v以及W相电力线51w设置于正侧电力线51a与负侧电力线51b之间。另外，在正侧电力线51a与负侧电力线51b之间并联连接有平滑电容器55，该平滑电容器55使在二次电池I及电容器2与逆变器50之间流动的直流电流的电压平滑化。
[0021]逆变器50具有六个作为开关元件的 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)53u、54u、53v、54v、53w及54w。这些IGBT 53u?54w是具有反向地并联连接的整流二极管的带二极管的IGBT。
[0022]IGBT 53u与IGBT 54u串联地设置于U相电力线51u。U相电力线51u的IGBT 53u与IGBT 54u之间与电动机5的构成U相的线圈连接。IGBT 53v与IGBT 54v串联地设置于V相电力线51v。V相电力线51v的IGBT 53v与IGBT 54v之间与电动机5的构成V相的线圈连接。IGBT 53w与IGBT 54w串联地设置于W相电力线51w。W相电力线51w的IGBT53w与IGBT 54w之间与电动机5的构成W相的线圈连接。
[0023]通过电动机控制器(省略图示)来控制IGBT 53u、54u、53v、54v、53w以及54w，由此逆变器50生成交流电流来驱动电动机5。
[0024]接着，参照图1和图2来说明电源装置100的结构。
[0025]电源装置100具备:二次电池I ;电容器2 ;绝缘型DC-DC转换器(下面简称为“DC-DC转换器”)10，其利用二次电池I的电能来对电容器2施加偏置电压；作为开关电路的H桥电路20，其对电容器2选择性地正向或负向地施加偏置电压；非绝缘型DC-DC转换器(下面简称为“DC-DC转换器”。)30，其能够将二次电池I的电压升高来对逆变器50提供电流；以及控制器40 (参照图2)，其控制DC-DC转换器10、H桥电路20以及DC-DC转换器30。
[0026]二次电池I是锂离子二次电池、镍氢二次电池等化学电池。在此，二次电池I的电压被设定为300V。对二次电池I设置检测电压并将对应的信号发送到控制器40的二次电池电压检测器Ia (参照图2)。
[0027]电容器2是串联连接多个来设定成期望的电压并且并联连接多个来设定成期望的蓄电容量的双电层电容器。在此，电容器2的电压被设定为700V。对电容器2设置检测电压并将对应的信号发送到控制器40的电容器电压检测器2a(参照图2)。
[0028]DC-DC转换器10具有:初级线圈11，其与二次电池I并联连接；次级线圈12，其与电容器2串联连接；变压器芯13，其通过在初级线圈11中流动的电流来蓄积能量；作为开关元件的IGBT 14，其与初级线圈11串联地设置；以及平滑电容器15，其与次级线圈12并联连接。DC-DC转换器10是调整从次级线圈12输出的电压的反激式转换器。
[0029]向初级线圈11直接提供来自二次电池I的电流。通过控制器40来切换IGBT 14，由此电流在初级线圈11中断续地流动。初级线圈11通过从二次电池I提供的电流来在变压器芯13中蓄积能量。
[0030]当IGBT 14被切换为导通时，变压器芯13由于初级线圈11中流动的电流而被磁化。由此，在变压器芯13中蓄积磁能。当IGBT 14被切换为截止时，变压器芯13中蓄积的磁能被转换为次级线圈12中流动的感应电流。
[0031]由于从初级线圈11蓄积到变压器芯13的能量，而感应电流在次级线圈12中流动。电压低于二次电池I的电压的感应电流在次级线圈12中流动。也就是说，DC-DC转换器10是降压转换器。
[0032]由控制器40对IGBT 14进行斩波控制。通过对IGBT 14变更斩波控制的占空比来调整次级线圈12中流动的感应电流的电压。IGBT 14的占空比越高，则次级线圈12中流动的感应电流的电压越高。
[0033]平滑电容器15使通过对IGBT 14进行斩波控制而在次级线圈12中断续地流动的感应电流的电压平滑化。由此，在次级线圈12中流动的感应电流成为电压大致固定的直流电流。
[0034]H桥电路20将DC-DC转换器10的次级线圈12选择性地正向或反向地与电容器2串联连接。H桥电路20具有呈H型地配置于次级线圈12的正端子与负端子之间的四个作为开关元件的IGBT 21?24。
[0035]通过控制器40来切换IGBT 21?24。IGBT 21与IGBT 23隔着第一触点26a串联连接地设置于次级线圈12的正侧电力线25a与负侧电力线25b之间。IGBT 21与IGBT23排他性地切换为导通。同样地，IGBT 22与IGBT 24也隔着第二触点26b串联连接地设置于次级线圈12的正侧电力线25a与负侧电力线25b之间。IGBT 22与IGBT 24排他性地切换为导通。
[0036]H桥电路20将电容器2