放电装置的制造方法
【专利摘要】本发明的放电装置包括：由串联连接的第一开关元件和第二开关元件所构成的开关部；并联连接于开关部两端的第一蓄电元件；并联连接于第二开关元件两端的第二蓄电元件；以及控制部，该控制部对第一开关元件和第二开关元件进行通/断控制，使得利用第二蓄电元件来使充电至第一蓄电元件的能量的一部分至少进行1次充电、放电，使充电至第一蓄电元件的能量一边被第一开关元件、第二开关元件中的任意一个开关元件或全部开关元件所消耗，一边被放电。
【专利说明】
放电装置
技术领域
[0001]本发明涉及并联连接有接受控制信号来进行驱动的开关元件的蓄电元件的放电装置。【背景技术】
[0002]控制电动机的逆变器等对开关装置进行控制，从而对从电源流向电动机的各线圈的电流提供路径进行切换，以对电动机进行驱动控制。另外，变压器等对开关装置进行控制，从而对从电源至电抗器(线圈)的电流提供量进行调整，将电源所产生的电压变压为任意的电压并进行输出。
[0003]作为开关装置的具体结构，有采用将第一开关元件与第二开关元件串联连接的结构、并将第一开关元件与第二开关元件的连接点作为输出部而连接至电抗器的结构。然后， 为了相对于串联连接的第一开关元件和第二开关元件使电源变动变得平滑，将蓄电元件进行并联连接，对开关装置进行控制，从而进行电动机的驱动控制、电流提供。此外，为了在不需要蓄电时使充电至蓄电元件的能量进行放电，需要放电装置。
[0004]作为这种放电装置，采取将放电电阻与蓄电元件相连接的方法。然而，始终向放电电阻进行通电会导致电阻器的发热以及逆变器效率的下降。因此，采取以下方法:将开关元件等与放电电阻串联连接，利用仅在需要放电的情况下进行输出的放电信号，来使开关元件导通，以开始放电。另外，关于对是否输出放电信号的判定，提出有利用微分电路来对电容器两端电压的变化进行检测的方法(例如参照专利文献1)。现有技术文献专利文献
[0005]专利文献1:日本专利特开2006-042459号公报专利文献2:国际公开第2011/016199号手册
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0006]然而，在现有技术中存在如下所述的问题。首先，先对通电至开关元件的电流与用于使电源变动变得平滑的蓄电元件之间的关系进行说明。通电至开关元件的电流越大，能量变动越大，因此，电源变动也越大。为了不使能量变动传导至电源，需要包括能完全接受能量变动的容量的蓄电元件。因此，通电至开关元件的电流越大，用于使电源变动变得平滑的蓄电元件的容量越大，充电至蓄电元件的能量也越大。
[0007]在专利文献1所示的放电装置中，在充电至蓄电元件的能量较大的情况下，放电时有大电流通电至放电电阻，放电电阻的发热量也较大。其结果是，放电电阻的发热会导致放电电阻本身的温度、放电装置的壳体内的温度上升，从而发生超过构成包含放电电阻的放电装置的元器件的最大允许温度的问题。进而，还会发生需要使对放电电阻所发出的热量进行散热的散热器大型化的问题。
[0008]放电电阻仅在开关元件导通的时间时使电流通电。因此，为了抑制放电电阻的发热量，对与放电电阻串联连接的开关元件的通/断进行控制，对通电至放电电阻的电流量进行限制，从而也能减少发热量。然而，由于功率是电阻与电流平方的乘积，因此，放电电阻的发热与电流的平方成正比。
[0009]因此，在电流较大的情况下，及时短时间通电，放电电阻也会变为高温。为了防止变为高温，需要根据充电至蓄电元件的能量来高速地对与放电电阻串联连接的开关元件进行通/断控制。其结果是，为了实现开关元件的高速控制，需要使用昂贵的高性能控制1C，存在成本提尚的问题。
[0010]例如，在使电动机驱动的通常动作时，逆变器在将能量充电至蓄电元件的状态下进行使用。因此，在电动机停止、逆变器(蓄电元件)与主电源切断时等通常动作以外的时候进行蓄电元件的放电。因此，在进行电动机的低速控制的逆变器中，虽然在通常动作时用廉价的低速的控制1C就能充分进行控制，但仅为了进行蓄电元件的放电就必须使用昂贵的高性能控制1C。
[0011]本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，获得一种放电装置，该放电装置即使在通电至开关元件的电流较大从而用于使电源变动变得平滑的蓄电元件中所积蓄的能量较大的情况下，也能对可用性能较低的控制1C来进行对应的较低速的开关元件进行通/断控制，从而使积蓄于蓄电元件的能量进行放电。用于解决技术问题的技术手段
[0012]本发明所涉及的放电装置包括:开关部，该开关部构成为包含串联连接的第一开关元件和第二开关元件;第一蓄电元件，该第一蓄电元件并联连接于开关部的两端，被充电有能量，所述开关部由第一开关元件和第二开关元件串联连接而成;第二蓄电元件，该第二蓄电元件并联连接于开关部的一部分即第二开关元件的两端；以及控制部，该控制部对第一开关元件和第二开关元件进行通/断控制，所述放电装置对充电至第一蓄电元件的能量进行放电，在所述放电装置中，控制部对第一开关元件和第二开关元件进行通/断控制，使得利用第二蓄电元件使充电至第一蓄电元件的能量的一部分至少进行1次充电、放电，使充电至第一蓄电元件的能量一边被第一开关元件、第二开关元件中的任意一个开关元件或全部开关元件所消耗，一边被放电。发明效果
[0013]根据本发明所涉及的放电装置，对第一开关元件和第二开关元件进行通/断控制， 使得利用第二蓄电元件来使充电至第一蓄电元件的能量的一部分至少进行1次充电、放电， 使充电至第一蓄电元件的能量一边被第一开关元件、第二开关元件中的任意一个开关元件或全部开关元件所消耗，一边被放电，通过采用上述方式，从而能获得一种放电装置，该放电装置即使在通电至开关元件的电流较大、用于使电源变动变得平滑的蓄电元件中所积蓄的能量较大的情况下，也能通过对可用性能较低的控制1C来进行对应的较低速的开关元件进行通/断控制，来使积蓄于蓄电元件的能量进行放电。【附图说明】
[0014]图1是对本发明的实施方式1所涉及的放电装置的一个示例进行说明的电路图。图2是表示本发明的实施方式1所涉及的第一开关元件的总损耗的时间响应波形的图。 图3是表示本发明的实施方式1所涉及的开关部的控制信号、以及第一开关元件的温度的时间响应波形的图。图4是对本发明的实施方式1所涉及的放电装置的其它示例进行说明的电路图。图5是表示本发明的实施方式1所涉及的第一开关元件的通电电流的时间响应波形的图。图6是对本发明的实施方式2所涉及的放电装置的一个示例进行说明的电路图。图7是对本发明的实施方式3所涉及的放电装置的一个示例进行说明的电路图。图8是对本发明的实施方式4所涉及的放电装置的一个示例进行说明的电路图。【具体实施方式】
[0015]以下，参照附图，对本发明所涉及的放电装置的优选实施方式进行说明。此外，在各附图中，对相同或相当的部分标注相同的标号。
[0016]实施方式1.图1是对本发明的实施方式1所涉及的放电装置的一个示例进行说明的电路图。本实施方式1中的放电装置由控制部1、开关部2、容量相同的第一蓄电元件3和第二蓄电元件4、以及电源装置5构成。这里，开关部2由第一开关元件21和第二开关元件22串联连接而构成。另夕卜，电源装置5由开关元件51和电源52串联连接而构成。
[0017]如图1所示，第一蓄电元件3与由第一开关元件21和第二开关元件22串联连接而构成的开关部2、以及由开关元件51和电源52串联连接而构成的电源装置5分别并联连接。另一方面，第二蓄电元件4与第二开关元件22并联连接。
[0018]在这样的电路结构中，以以下状态为前提。?第一蓄电元件3处于被电源装置5充电有能量的状态，处于被开关元件51从电源52的正端子切断的状态。?第二蓄电元件4处于能量为空的状态。?开关部2从控制部1接收控制信号，第一开关元件21处于断开状态，第二开关元件22 处于接通状态。
[0019]本实施方式1中的放电装置从这样的前提状态起，通过如下所示的步骤1?步骤3 来执行放电处理。(步骤1)首先，开关部2从控制部1接收控制信号，将第一开关元件21从断开状态切换至接通状态，将第二开关元件22从接通状态切换至断开状态。其结果是，第一蓄电元件3和第二蓄电元件4经由第一开关元件21而串联连接。[〇〇2〇]此时，由于充电至第二蓄电元件4的能量为空，因此，充电至第一蓄电元件3的能量以第二蓄电元件4的空余容量的程度对第二蓄电元件4进行充电。即，充电至第一蓄电元件3 的能量的一部分被充电至第二蓄电元件4,直至第一蓄电元件3与第二蓄电元件4的电位差变得均衡。
[0021]第一蓄电元件3与第二蓄电元件4具有相同的容量，因此，电位差变得均衡即意味着相同的能量被充电至第一蓄电元件3与第二蓄电元件4中。因此，原本充电至第一蓄电元件3的能量的一半残存于第一蓄电元件3,剩下的一半被充电至第二蓄电元件4。
[0022]实际上，由于存在第一开关元件21的接通电阻所产生的损耗，因此，原本充电至第一蓄电元件3的能量减去由第一开关元件21的接通电阻所发热产生的热能后所得的值被第一蓄电元件3和第二蓄电元件4所分割。即，充电至第一蓄电元件3和第二蓄电元件4的能量的总和比步骤1之前原本被充电至第一蓄电元件3的能量要小。[〇〇23](步骤 2)接着，开关部2从控制部1接收控制信号，将第一开关元件21从接通状态切换至断开状态，将第二开关元件22从断开状态切换至接通状态。其结果是，第一蓄电元件3与第二蓄电元件4切断，第二蓄电元件4经由第二开关元件22而成为短路状态。[〇〇24]此时，充电至第二蓄电元件4的能量被放电。即，从第二蓄电元件4释放出比步骤1 之前充电至第一蓄电元件3的能量要小的能量。
[0025](步骤 3)接着，开关部2从控制部1接收控制信号，将第一开关元件21从断开状态切换为接通状态。其结果是，第一蓄电元件3和第二蓄电元件4都成为短路状态。
[0026]此时，充电至第一蓄电元件3的能量被放电。即，从第一蓄电元件3释放出比步骤1 之前充电至第一蓄电元件3的能量要小的能量。[〇〇27]重复进行步骤1和步骤2,从而能将充电至第一蓄电元件3的能量分割为充电至第二蓄电元件4的能量，并将充电至第二蓄电元件的能量进行放电。
[0028]这里，对第一开关元件21的总损耗进行说明。图2是表示本发明的实施方式1所涉及的第一开关元件21的总损耗的时间响应波形的图。在图2中，横轴表示时间，纵轴表示第一开关元件21的总损耗。另外，图2所示的(a)、(b)、 (e)分别表示以下内容。此外，关于(b)、(c)将在后面进行描述。
[0029](a)是本实施方式1中的第一开关元件21的总损耗。(b)是在第一开关元件21和第二开关元件22接通的桥臂短路时、在消耗步骤1之前充电至第一蓄电元件3的能量时的第一开关元件21的总损耗。(e)是第一开关元件21中的最大允许发热量下的最大允许损耗。
[0030]利用热电阻Rth[Q ]和损耗Ploss[W]通过下式(1)来表示发热T[°C]。T = RthXPloss(1)若热电阻一定，则最大允许发热量下的最大允许损耗能根据上式(1)来容易得求得。 [〇〇31]在步骤1中，充电至第一蓄电元件3的能量的一部分被充电至第二蓄电元件4,使得第一蓄电元件3与第二蓄电元件4的电压变得均匀。此时，第一开关元件21因通电至第一开关元件21的电流及第一开关元件21的接通电阻而产生损耗并发热。
[0032]在发生(b)所示的桥臂短路时，第一开关元件21产生(e)以上的损耗，由于其超过最大允许发热量，因此，会导致第一开关元件21发生故障。对此，在本实施方式1的情况下， 利用步骤1来将第一开关元件3与第二蓄电元件4串联连接，从而将第一蓄电元件3的能量向第二蓄电元件4进行放电，因此，电压下降。另一方面，由于第一蓄电元件3的能量被充电至第二蓄电元件4,因此，第二蓄电元件4的电压上升。因此，第一蓄电元件3与第二蓄电元件4 之间的电位差缩小。
[0033]由此，第一蓄电元件3与第二蓄电元件4之间的电位差缩小，因此，第一蓄电元件3与第二蓄电元件4之间的能量的移动量减小，通电至第一开关元件21的电流也减小。其结果是，对于第一开关元件21，通电至第一开关元件21的电流和第一开关元件21的接通电阻所产生的损耗也缩小，总损耗成为(a)而不超过(e)。因此，在步骤1中，不会导致第一开关元件 21发生故障。
[0034]另外，在步骤2中，从第二蓄电元件4释放的能量比步骤1之前充电至第一蓄电元件 3的能量要小。因此，第二开关元件22的总损耗不超过(e)，不会导致第二开关元件22发生故障。
[0035]同样，在步骤3中所释放的能量比步骤1之前充电至第一蓄电元件3的能量要小。因此，第一开关元件21和第二开关元件2的总损耗不超过(e)，不会导致第一开关元件21和第二开关元件22发生故障。[〇〇36]接着，对从控制部1输入开关部2的控制信号、以及第二蓄电元件4的充电进行说明。图3是表示本发明的实施方式1所涉及的开关部2的控制信号、以及第一开关元件21的温度的时间响应波形的图。在图3中，横轴表示时间，纵轴表示第一开关元件21的温度。另外， 图3所示的(f)?(j)分别表示以下内容。
[0037](f)表示从控制部1输入第一开关元件21的控制信号的通/断状态的时间变化。在该控制信号(f)为接通时，第一开关元件21为接通状态，在控制信号(f)为断开时，第一开关元件21为断开状态。
[0038](g)表示从控制部1输入第二开关元件22的控制信号的通/断状态的时间变化。在该控制信号(g)为接通时，第二开关元件22为接通状态，在控制信号(g)为断开时，第二开关元件22为断开状态。[〇〇39](h)表示第一开关元件21的温度。(i)表示第一开关元件21的最大额定温度。(j)表示第一开关元件21达到最大总损耗下的温度的时间。
[0040]在步骤1中，在控制信号(f)为接通时，第一开关元件21接通。因此，充电至第一蓄电元件3的能量被充电至第二蓄电元件4。此时，若第一蓄电元件3的电位与第二蓄电元件4 的电位均衡，则从第一蓄电元件3向第二蓄电元件4的能量移动结束。因此，即使第一开关元件21接通超过时间(j)并使接通状态持续，也不会发生能量移动。
[0041]另外，若超过时间(j)，则不会发生能量移动，因此，在超过时间(j)以后的控制信号(f)接通的期间、以及步骤2的控制信号(f)断开的期间内，温度下降。其结果是，第一开关元件21的温度不会超过最大额定温度即(i)。
[0042]在步骤2中，在控制信号(g)接通时，第二蓄电元件4的能量被释放，在步骤3中，第一开关元件21的温度再次上升。然而，在步骤3中所释放的能量比步骤1之前充电至第一蓄电元件3的能量要小。因此，即使在步骤3中，第一开关元件21的温度也不会超过最大额定温度即(i)。
[0043]因此，能防止第一开关元件21因通电至第一开关元件21的电流及第一开关元件21 的接通电阻而发热从而导致发生故障。即，控制信号(f)即使接通将能量充电至第二蓄电元件4以上的时间(S卩，图3中的时间(j)以上的时间)也没问题。[0〇44]这样，即使在通电至开关部2的电流较大、用于使电源变动变得平滑的第一蓄电元件3中所积蓄的能量也较大的情况下，也能利用控制部1根据步骤1?步骤3来对开关部2的切换进行控制，从而获得如下所述的效果。(效果1)在仅使第一开关元件21成为接通状态的步骤1中，若第一蓄电元件3的电压与第二蓄电元件4的电压变得均衡，则在此之后的时间，即使第一开关元件21的接通状态持续，也不会从第一蓄电元件3向第二蓄电元件4进行能量移动。其结果是，从步骤1开始到转移至步骤2为止的时间只要设定为图3所示的时间(j)以上的值即可，设定自由度增大。由此，无需用高性能的控制1C来对从步骤1向步骤2的切换定时进行高速处理。
[0045](效果2)在利用步骤1将充电至第一蓄电元件3的能量分割至第二蓄电元件4后，在步骤2中仅使第二开关元件22成为接通状态，从而能释放第二蓄电元件4中所积蓄的能量， 进而在步骤3中将其施加于第二开关元件22并使第一开关元件21也成为接通状态，从而对第一蓄电元件3中所积蓄的剩余能量进行放电。其结果是，不使用放电电阻，并且利用性能较低的1C，来对根据该1C的性能所能对应的较低速的开关元件进行通/断控制，从而能防止第一开关元件21和第二开关元件22超过最大允许发热量而导致发生故障。
[0046]此外，在上述实施方式1中，以在步骤1前的状态下第二蓄电元件4的能量为空的情况为前提来进行了说明。然而，本发明并不局限于这样的前提。在残存有第二蓄电元件4的能量的情况下，在执行步骤1之前使第二开关元件22接通，从而能使第二蓄电元件4的能量变空。
[0047]另外，若第一蓄电元件3的能量变小，则在残存有第二蓄电元件4的能量的状态下， 即使使第一开关元件21接通，能量移动也比桥臂短路时要小。因此，若第一蓄电元件3的能量较小，则即使在残存有第二蓄电元件4的能量的状态下，根据上述步骤1?步骤3来进行控制也没问题。[〇〇48]另外，在上述实施方式1中，以第一蓄电元件3与第二蓄电元件4的容量为相同容量为前提来进行了说明。然而，本发明并不局限于这样的前提。第二蓄电元件4的容量也可以比第一蓄电元件3的容量要小。以下对其具体示例进行说明。
[0049]在图2中，(c)是第二蓄电元件4的容量比第一蓄电元件3的容量要小且第二蓄电元件4的能量的充电量比第一蓄电元件3要小的情况下的、第一开关元件21的总损耗。由图2可知，(c)不超过(e)，因此，不会导致第一开关元件21发生故障。
[0050]在本实施方式1中，在第二蓄电元件4的容量比第一蓄电元件3的容量要小的情况下，第二蓄电元件4的能量的充电量比第一蓄电元件3要小。因此，在步骤1的1次处理中，到第一蓄电元件3与第二蓄电元件4的电位差均衡为止，无法将充电至第一蓄电元件3的能量的一部分充电至第二蓄电元件4,在这种情况下，需要重复进行多次步骤1和步骤2。
[0051]步骤2结束的时刻的开关部2的状态和第二蓄电元件4的能量的充电状态成为与步骤1之前相同的状态。因此，能反复多次执行步骤1和步骤2,能一边使第一蓄电元件3中所积蓄的能量缓缓移动至第二蓄电元件，一边进行放电。[〇〇52]这样，通电至开关部2的电流较大，用于使电源变动变得平滑的第一蓄电元件3中所积蓄的能量也较大，并且第二蓄电元件3的容量比第一蓄电元件3的容量要小，即使在上述情况下，也能通过反复执行步骤1、步骤2,来防止第一开关元件21和第二开关元件22因超过最大允许发热量而导致发生故障。即，与第一蓄电元件3与第二蓄电元件4的容量相同的情况一样，不使用放电电阻，并且能实现适用了以性能较低的1C来进行控制的较低速的开关元件的放电装置。
[0053]此外，在上述实施方式1中，对未使用放电电阻的情况进行了说明，但本发明也可以采用将放电电阻与第二蓄电元件4串联连接的结构。以下对其具体示例进行说明。[〇〇54]图4是对本发明的实施方式1所涉及的放电装置的其它示例进行说明的电路图。图 4所示的结构与之前的图1所示的结构相比较，其不同之处在于还具备与第二蓄电元件4串联连接的放电电阻6。而且，由第二蓄电元件4和放电电阻6所构成的串联电路与第二开关元件22并联连接。因此，以下以作为不同之处的放电电阻6的机能为中心来进行说明。
[0055]图5是表示本发明的实施方式1所涉及的第一开关元件21的通电电流的时间响应波形的图。在图5中，横轴表示时间，纵轴表示第一开关元件21的通电电流。另外，图5所示的 (k)、(l)分别表示以下内容。此外，关于(m)在实施方式2中进行后述。
[0056](k)表示本实施方式1的图2的结构(S卩，不具有放电电阻6的情况)中的第一开关元件21的通电电流。(1)表示本实施方式1的图2的结构(S卩，具有放电电阻6的情况)中的第一开关元件21的通电电流。可知，(1)的放电开始时的电流(突入电流)比(k)要小。[〇〇57]此外，在图5中，示出了从第一蓄电元件通过第一开关元件21和放电电阻6向第二蓄电元件4进行充电的情况下的、第一开关元件21的通电电流，但即使对于从第二蓄电元件 4通过放电电阻6和第二开关元件22的情况下的、第二开关元件22的通电电流，也能获得与利用放电电阻6而获得的相同的效果。
[0058]另外，利用放电电阻6,从而开关部2所接收到的能量成为不使用放电电阻6的图1 的结构中的总能量减去由放电电阻6的发热所产生的热能所引起的损耗而得到的能量。因此，图4的结构中的开关部2能使用耐电流比图1的结构的情况要低的开关元件。
[0059]另外，在专利文献1中，将放电电阻6与第一蓄电元件3并联连接，将充电至第一蓄电元件3的能量经由放电电阻6而进行放电。与之相对，在本实施方式1中的图4的结构中，将放电电阻6与第二蓄电元件4并联连接，将充电至第二蓄电元件4的能量经由放电电阻6而进行放电。
[0060]充电至蓄电元件4的能量比充电至第一蓄电元件3的能量要小。因此，与如专利文献1那样将放电电阻6与第一蓄电元件3并联连接的情况相比较，图4的结构中的放电电阻6 能使散热器实现小型化。[〇〇611另外，如图4所示，将放电电阻6与第二蓄电元件4串联连接的电路结构成为缓冲电路。因此，还具有在通常的开关动作时减小第二开关元件22的开关噪音的效果。
[0062]这样，通电至开关部2的电流较大，用于使电源变动变得平滑的第一蓄电元件3中所积蓄的能量也较大，并且采用将放电电阻6与第二蓄电元件4串联连接的结构，即使在上述情况下，也能通过反复执行步骤1至步骤3,来防止第一开关元件21和第二开关元件22因超过最大允许发热量而导致发生故障。此外，由于具备放电电阻6,因此，能减小流入第一开关元件21的突入电流，还能使放电电阻6的散热器实现小型化。
[0063]此外，突入电流是急剧的电流变化。另一方面，感应元件具有抑制电流的急剧变化的效果。因此，在用感应元件来取代放电电阻6的情况下，也具有能使流向第一开关元件21 的突入电流比之前的图5中的(k)要小的效果。同样，对于第二开关元件22的通电电流，也能通过使用感应元件，来实现与使用了放电电阻6的情况相同的效果。
[0064]另外，对于感应元件，由于产生突入电流时的铁损、铜损所导致的损耗，与使用了放电电阻6的情况相同，在第二蓄电元件4充放电时能量会发生损耗。通过使用感应元件，开关部2所接收到的能量成为未使用感应元件的图1的结构中的总能量减去因感应元件所引起的铁损、铜损的损耗而得到的能量。因此，使用了与第二蓄电元件4串联连接的感应元件的结构中的开关部2能使用耐电流比图1的结构的情况要低的开关元件。
[0065]此外，也可以采用以下结构:将由放电电阻和感应元件两者串联连接于第二蓄电元件4而得的串联电路并联连接至第二开关元件22。使用串联连接的放电电阻和感应元件两者的结构是感应元件的铜损增加后的状态，因此，能获得与仅使用感应元件的情况相同的效果。[〇〇66]实施方式2.接着，对本发明的实施方式2所涉及的放电装置进行说明。图6是对本发明的实施方式2 所涉及的放电装置的一个示例进行说明的电路图。本实施方式2中的图6所示的结构与之前的实施方式1中的图1所示的结构相比较，其不同之处在于还具备电压检测部7。因此，以下以作为不同之处的电压检测部7的机能为中心来进行说明。[〇〇67] 本实施方式2中的电压检测部7构成为包括分压电阻71?74、以及开关元件75、76。 分压电阻71、72连接于蓄电元件3与开关元件75之间，控制部1通过读取由分压电阻71、72进行分压后的电压，来对蓄电元件3的电压进行检测。[〇〇68]另一方面，分压电阻73、74连接于蓄电元件4与开关元件76之间，控制部1通过读取由分压电阻73、74进行分压后的电压，来对蓄电元件4的电压进行检测。然后，控制部1构成为能对开关元件75、76进行切换控制。[〇〇69]这里，以如下所述的状态为前提。?第一蓄电元件3处于被电源装置5充电有能量的状态，处于被开关元件51从电源52的正端子切断的状态。?另外，第二蓄电元件4的电压是比第一蓄电元件3的电压要低的任意的电压，充电至第二蓄电元件4的能量处于比充电至第一蓄电元件3的能量要小的状态。?此外，开关部2从控制部1接收控制信号，第一开关元件21处于断开状态，第二开关元件22处于断开状态。
[0070]本实施方式2中的放电装置从这样的前提状态起，通过如下所示的步骤1?步骤3 来执行放电处理。(步骤1)首先，电压检测部7从控制部1接收控制信号，从而使开关元件75、76成为接通状态。其结果是，控制部1使用分压电阻71、72来对第一蓄电元件3的电压进行检测，并使用分压电阻 73、74来对第二蓄电元件4的电压进行检测。
[0071](步骤 2)控制部1基于电压检测结果，对第一蓄电元件3与第二蓄电元件4的电压值进行比较。这里，作为之前的前提，将第二蓄电元件4的电压设为比第一蓄电元件3的电压要低的任意的电压。然而，控制部1在蓄电元件4的电压为蓄电元件3的最大额定电压的情况下，将开关元件76设为接通状态，将第二蓄电元件4的电压设得比第一蓄电元件3的最大额定电压要低。 另外，控制部1在第二蓄电元件4的电压与第一蓄电元件3的电压相同的情况下，实施步骤4。
[0072](步骤 3)开关部2从控制部1接收控制信号，将第一开关元件21从断开状态切换至接通状态，将第二开关元件22从接通状态切换至断开状态。其结果是，第一蓄电元件3和第二蓄电元件4 经由第一开关元件21而串联连接。[〇〇73]此时，第二蓄电元件4的电压处于比第一蓄电元件3的最大额定电压要低的状态， 充电至第二蓄电元件4的能量处于比充电至第一蓄电元件3的能量要小的状态。因此，充电至第一蓄电元件3的能量以与第二蓄电元件4之间的电位差的程度而被充电至第二蓄电元件4〇
[0074]S卩，充电至第一蓄电元件3的能量的一部分被充电至第二蓄电元件4,直至第一蓄电元件3与第二蓄电元件4的电位差变得均衡。第一蓄电元件3与第二蓄电元件4具有相同的容量，因此，不存在电位差即意味着相同的能量被充电至第一蓄电元件3与第二蓄电元件4 中。
[0075]因此，原本充电至第一蓄电元件3的能量中的、与电位差的程度相对应能量的一半残存于第一蓄电元件3,剩下的能量中的、与电位差的程度相对应的能量的一半被充电至第二蓄电元件4。
[0076]实际上，由于存在第一开关元件21的接通电阻所产生的损耗，因此，原本充电至第一蓄电元件3的能量中的、与电位差的程度相对应的能量减去由第一开关元件21的接通电阻所发热产生的热能后所得的值被第一蓄电元件3和第二蓄电元件4所分割。即，充电至第一蓄电元件3和第二蓄电元件4的能量的总和比步骤1之前原本被充电至第一蓄电元件3的能量要小。
[0077](步骤 4)接着，开关部2从控制部1接收控制信号，将第一开关元件21从接通状态切换至断开状态，将第二开关元件22从断开状态切换至接通状态。其结果是，第一蓄电元件3与第二蓄电元件4切断，第二蓄电元件4经由第二开关元件22而成为短路状态。
[0078]此时，控制部1使用分压电阻71、72来对第一蓄电元件3的电压进行检测，并使用分压电阻73、74来对第二蓄电元件4的电压进行检测。然后，控制部1使第二开关元件持续接通，直至第一蓄电元件3的电压与第二蓄电元件4的电压成为任意的电位差，在成为任意的电位差时，使第二开关元件22从接通状态变为断开状态。其结果是，充电至第二蓄电元件4 的能量的一部分被放电。即，充电至第二蓄电元件4的电压(S卩，充电至第一蓄电元件3的能量的一部分中的再一部分的电压)被放电。
[0079]接着，重复进行步骤3和步骤4,从而能将充电至第一蓄电元件3的能量分割为充电至第二蓄电元件4的能量，并将充电至第二蓄电元件的能量进行放电。
[0080]这里，对第一开关元件21的总损耗进行说明。之前的实施方式1中所示的图2中的(d)是将本实施方式2中的第二蓄电元件4的电压控制为比第一蓄电元件3的最大额定电压要低的任意电压的情况下的、第一开关元件21的总损耗。由图2可知，(d)不超过(e)，因此，不会导致第一开关元件21发生故障。
[0081]另外，之前的实施方式1中所示的图5中的(m)是将本实施方式2中的第二蓄电元件 4的电压控制为比第一蓄电元件3的电压要低的任意电压的情况下的、第一开关元件21的通电电流。可知，(m)的放电开始时的电流(突入电流)比(k)要小。由此，图6的结构中的开关部2能使用耐电流比之前的实施方式I中的图1的结构的情况要低的开关元件。
[0082]这样，在通电至开关部2的电流较大、用于使电源变动变得平滑的、第一蓄电元件3中所积蓄的能量也较大的情况下，在采用具备电压检测部7的结构的基础上，进行根据步骤I?步骤4的基于开关元件的切换控制的放电处理。由此，能利用性能较低的1C，来对可与该IC性能相对应的较低速的开关元件进行通/断控制。
[0083]其结果是，能减小流入第一开关元件21和第二开关元件22的突入电流，无需使用放电电阻，并且能以廉价的结构来实现防止因第一开关元件21和第二开关元件22超过最大允许发热量而导致发生故障的放电电路。
[0084]实施方式3.接着，在本实施方式3中，对将本发明的放电装置应用于多重斩波电路的情况进行说明。图7是对本发明的实施方式3所涉及的放电装置的一个示例进行说明的电路图。图7所示的结构与之前的实施方式I中的图1所示的结构相比较，其不同之处在于开关部2的结构。在图7中，标号2表示实施方式3所涉及的开关部2。因此，以下以作为不同之处的开关部2的结构/机能为中心来进行说明。
[0085]本实施方式3中的开关部2除了第一开关元件21和第二开关元件22以外，还包含第三开关元件201和第四开关元件202而构成，四个开关元件依次串联连接。第二蓄电元件4与第二开关元件22和第三开关元件201的串联电路并联连接，容量与第一蓄电元件3相同。
[0086]在这样的电路结构中，以以下状态为前提。
?第一蓄电元件3处于被电源装置5充电有能量的状态，处于被开关元件51从电源52的正端子切断的状态。
?第二蓄电元件4处于能量为空的状态。
?开关部2从控制部I接收控制信号，第一开关元件21为断开状态，第二开关元件22为接通状态，并且，第三开关元件201和第四开关元件202为接通状态。
[0087]若实施与之前的实施方式I相同的(步骤I)?(步骤3)，则能将充电至第一蓄电元件3的能量分割为充电至第二蓄电元件4的能量，并进行放电。
[0088]这里，所谓多重斩波电路是指具有专利文献2所公开的结构的电路。因此，本实施方式3中的图7所示的电路结构能采用与专利文献2所公开的多重斩波电路相同的电路结构，能进行放电而不向多重斩波电路追加电路。
[0089]因此，根据实施方式3，通过采用本发明的图7所示的电路结构，能使得具备本发明申请的放电处理功能而不对多重斩波电路追加电路。
[0090]实施方式4.接着，对本发明的实施方式4所涉及的放电装置进行说明。图8是对本发明的实施方式4所涉及的放电装置的一个示例进行说明的电路图。本实施方式4中的图8所示的结构与之前的实施方式I中的图1所示的结构相比较，其不同之处在于开关部2和蓄电部8(相当于第二蓄电元件)由3段的并联电路构成。在图8中，标号2表示本实施方式4所涉及的开关部2，标号8表示本实施方式4所涉及的由三并联的第二蓄电元件81?83所构成的蓄电部8。
[0091]本实施方式4中的开关部2采用以下结构:第一开关元件21与第二开关元件22串联连接，第一开关元件23与第二开关元件24串联连接，第一开关元件25与第二开关元件26串联连接，这三个串联连接电路并联连接。
[0092]另外，本实施方式4中的相当于第二蓄电元件的蓄电部8由并联连接的三个第二蓄电元件81?83构成，三个第二蓄电元件81?83分别具有第一蓄电元件3的1/3的容量。而且，第二蓄电元件81与第二开关元件22并联连接，第二蓄电元件82与第二开关元件24并联连接，第二蓄电元件83与第二开关元件26并联连接。
[0093]S卩，本实施方式4的图8所示的结构相当于将三个由之前的实施方式I的图1所示的结构中的开关部2和第二蓄电元件4所构成的电路部分进行并联连接而得的结构。
[0094]在这样的电路结构中，与之前的实施方式I相同，以以下的状态为前提。
?第一蓄电元件3处于被电源装置5充电有能量的状态，处于被开关元件51从电源52的正端子切断的状态。
?构成蓄电部8的三个第二蓄电元件81?83都处于能量为空的状态。
?开关部2从控制部I接收控制信号，第一开关元件21、23、25处于断开状态，第二开关元件22、24、26处于接通状态。
[0095]本实施方式4中的放电装置从这样的前提状态起，通过如下所示的步骤I?步骤3来执行放电处理。
(步骤I)
与实施方式I相同，开关部2从控制部I接收控制信号，将第一开关兀件21、23、25从断开状态切换至接通状态，将第二开关元件22、24、26从接通状态切换至断开状态。其结果是，第一蓄电元件3和由三个第二蓄电元件81?83并联连接而构成的蓄电部8经由第一开关元件
21、23、25而串联连接。
[0096]此时，与实施方式I相同，充电至蓄电部8的能量为空，因此，充电至第一蓄电元件3的能量以蓄电部8的空余容量的程度被充电至蓄电部8。即，将充电至第一蓄电元件3的能量的一部分充电至蓄电部8，使得第一蓄电元件3月蓄电部8的能量变得均匀。此时，充电至第一蓄电元件3和蓄电部8的能量比步骤I之前充电至第一蓄电元件3的能量要小。
[0097](步骤2)
接着，与实施方式I相同，开关部2从控制部I接收控制信号，将第一开关元件21、23、25从接通状态切换至断开状态，将第二开关元件22、24、26从断开状态切换至接通状态。其结果是，第一蓄电元件3与蓄电部8切断，蓄电部8经由第二开关元件22、24、26而成为短路状
??τ O
[0098]此时，与实施方式I相同，充电至蓄电部8的能量被放电。即，从蓄电部8释放出比步骤I之前充电至第一蓄电元件3的能量要小的能量。
[0099](步骤3)
接着，与实施方式I相同，开关部2从控制部I接收控制信号，将第一开关元件21、23、25从断开状态切换为接通状态。其结果是，第一蓄电元件3和蓄电部8都成为短路状态。
[0100]此时，与实施方式I相同，充电至第一蓄电元件3的能量被放电。即，从第一蓄电元件3释放出比步骤I之前充电至第一蓄电元件3的能量要小的能量。
[0101]与实施方式I相同，重复进行步骤I和步骤2，从而能将充电至第一蓄电元件3的能量分割为充电至蓄电部8的能量，并将充电至蓄电部8的能量进行放电。
[0102]此外，在使在本实施方式4中从第一蓄电元件3移动至蓄电部8的能量与在之前的实施方式I中从第一蓄电元件3移动至第二蓄电元件4的能量相同的情况下，也可以将实施方式I中的第二蓄电元件4的容量设得与本实施方式4构成蓄电部8的三个第二蓄电元件81?83的各容量的总和的容量相同。因此，第二蓄电元件81?83各自的容量也可以为之前的实施方式I中的第二蓄电元件4的容量的1/3。
[0103]此外，本实施方式4中的开关部2具有逆变器的电路结构。因此，通过将本实施方式8中的图8所示的第二蓄电元件4构成为与逆变器电路相连接，能进行放电。
[0104]除此以外，在由本实施方式8中的开关部2和蓄电部8所形成的结构中，并联连接有三个相同的电路结构。因此，即使在一个电路发生故障的情况下，也能以剩余的电路来进行放电。
[0105]这样，根据实施方式4，在通电至开关部2的电流较大、用于使电源变动变得平滑的、第一蓄电元件3中所积蓄的能量也较大的情况下，在采用将三个由开关部和第二蓄电元件所构成的电路并联连接的结构的基础上，进行根据步骤I?步骤4的基于开关元件的切换控制的放电处理。由此，能利用性能较低的IC，来对可与该IC性能相对应的较低速的开关元件进行通/断控制。
[0106]其结果是，能减小流入第一开关元件和第二开关元件的突入电流，无需使用放电电阻，并且能以廉价的结构来实现防止因第一开关元件和第二开关元件超过最大允许发热量而导致发生故障的放电电路。进而，实施方式4中的电路结构成为将由三个第二蓄电元件并联而得的蓄电部追加至逆变器电路的结构，从而能获得即使在一个电路发生故障的情况下也能以剩余的电路来进行放电的放电装置。
[0107]以上，本发明能在其发明的范围内对各实施方式I?4进行自由组合，或对各实施方式进行适当变形、省略。
【主权项】
1.一种放电装置，该放电装置包括:开关部，该开关部构成为包含串联连接的第一开关元件和第二开关元件；第一蓄电元件，该第一蓄电元件并联连接于所述开关部的两端，被充电有能量，所述开 关部由所述第一开关元件和所述第二开关元件串联连接而成；第二蓄电元件，该第二蓄电元件并联连接于所述开关部的一部分即所述第二开关元件 的两端；以及控制部，该控制部对所述第一开关元件和所述第二开关元件进行通/断控制，所述放电装置对充电至所述第一蓄电元件的能量进行放电，所述放电装置的特征在 于，所述控制部对所述第一开关元件和所述第二开关元件进行通/断控制，使得利用所述 第二蓄电元件来使充电至所述第一蓄电元件的能量的一部分至少进行1次充电、放电，使充 电至所述第一蓄电元件的能量一边被所述第一开关元件、所述第二开关元件中的任意一个 开关元件或全部开关元件所消耗，一边被放电。2.如权利要求1所述的放电装置，其特征在于，具有并联连接有多个基本电路的结构，所述基本电路由所述第一开关元件、所述第二 开关元件、以及并联连接于所述第二开关元件两端的第二蓄电元件构成，所述控制部对并联连接有多个的所述基本电路中的至少一个电路中所包含的第一开 关元件和第二开关元件进行通/断控制，从而利用进行所述通/断控制的所述基本电路中所 包含的第二蓄电元件来使充电至所述第一蓄电元件的能量的一部分至少进行1次充电、放 电，一边使充电至所述第一蓄电元件的能量被所述第一开关元件以及进行所述通/断控制 的所述基本电路中所包含的第二蓄电元件中的任意一个蓄电元件或全部蓄电元件所消耗， 一边被放电。3.如权利要求1或2所述的放电装置，其特征在于，所述第二蓄电元件具有比所述第一蓄电元件要小的容量，所述控制部至少反复进行2次利用所述第二蓄电元件来使充电至所述第一蓄电元件的 能量的一部分进行充电、放电的动作。4.如权利要求1或2所述的放电装置，其特征在于，所述控制部对所述第一开关元件和所述第二开关元件进行通/断控制，使得在利用所 述第二蓄电元件来使充电至所述第一蓄电元件的能量的一部分至少进行1次充电、放电时， 所述第二蓄电元件的电压成为比第一蓄电元件的电压要低的任意的电压。5.如权利要求1至4的任一项所述的放电装置，其特征在于，还包括放电电阻，该放电电阻与所述第二蓄电元件串联连接，由所述第二蓄电元件和所述放电电阻所构成的串联电路并联连接于所述第二开关元 件的两端，所述控制部对所述第一开关元件和所述第二开关元件进行通/断控制，从而使充电至 所述第一蓄电元件的能量一边被所述放电电阻、所述第一开关元件、所述第二开关元件中 的任意一部分或全部所消耗，一边被放电。6.如权利要求1至4的任一项所述的放电装置，其特征在于，还包括感应元件，该感应元件与所述第二蓄电元件串联连接，由所述第二蓄电元件和所述感应元件所构成的串联电路并联连接于所述第二开关元 件的两端，所述控制部对所述第一开关元件和所述第二开关元件进行通/断控制，从而使充电至 所述第一蓄电元件的能量一边被所述感应元件、所述第一开关元件、所述第二开关元件中 的任意一部分或全部所消耗，一边被放电。7.如权利要求1至4的任一项所述的放电装置，其特征在于，还包括放电电阻和感应元件，该放电电阻和感应元件分别与所述第二蓄电元件串联连 接，由所述第二蓄电元件、所述放电电阻和所述感应元件所构成的串联电路并联连接于所 述第二开关元件的两端，所述控制部对所述第一开关元件和所述第二开关元件进行通/断控制，从而使充电至 所述第一蓄电元件的能量一边被所述放电电阻、所述感应元件、所述第一开关元件、所述第 二开关元件中的任意一部分或全部所消耗，一边被放电。8.如权利要求1至4的任一项所述的放电装置，其特征在于，所述开关部还包含第三开关元件和第四开关元件，具有由所述第一开关元件、所述第 二开关元件、所述第三开关元件、所述第四开关元件依次串联连接而成的结构，所述第二蓄电元件并联连接于由所述开关部的一部分即所述第二开关元件和第三开 关兀件所构成的串联电路的两端，所述控制部对所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四 开关元件进行通/断控制，使得利用所述第二蓄电元件来使充电至所述第一蓄电元件的能 量的一部分至少进行1次充电、放电，使充电至所述第一蓄电元件的能量一边被所述第一开 关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件中的任意一个开关元 件或全部开关元件所消耗，一边被放电。
【文档编号】H02M1/34GK105981275SQ201480074987
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年2月6日
【发明人】醍醐徹, 木原伸浩, 藏本祐司
【申请人】三菱电机株式会社