汽车用电力装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种汽车用电力装置，包括：马达（６），向引擎传送动力使其启动，并在引擎旋转过程中接受引擎的动力来发电；向马达（６）传送电力的电力变换电路（５）；电池（１）；执行能量存储的能量存储源（２０）；以及，ＤＣ／ＤＣ转换器，由至少２个开关元件（１０、１１）构成，执行对于能量存储源（２０）的充电，以及将能量存储源（２０）内的能量回收到电池（１）内。由于马达（６）在接受引擎的动力来执行发电，并通过电力变换电路（５）和ＤＣ／ＤＣ转换器对电池（１）充电时，设置于转换器内的开关恒为ＯＮ，因此，能够大幅抑制ＤＣ／ＤＣ转换电路部的发热。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车用电力装置，特别涉及安装于汽车等车辆装置上 的、作为电池使用的汽车用电力装置。
技术介绍
在以往的汽车电池用电力电路中，例如象特开2002-218667号公 报(图3、图IO)所示的那样，电池组和电容器组串联连接。在上述专利文献l中，电池组由一个12V的电池构成，电容器组 由多个电容器构成。DC/DC转换器连接在电容器组的两端和电池组之 间，通过降低电容器组的电压，从而向电池组供电。这里，电池组用 于向额定电压12V的电子装置供电，在电池组的两端上连接了负载。由于以往的装置能够在启动时(启动空转停止操作时)、电力变换 电路开始操作的同时，通过使双向DC/DC转换器执行操作，从电池 组向电容器组传输电力，而降低流过电容器组的电流，因此，能够减 小电容器组的电容。在电力变换装置关闭后，在达到规定电压前利用 双向DC/DC转换器对电容器组执行再充电，为下一次再启动作准备。如上述专利文献l的图10所示，在以往的电力装置的双向DC/DC 转换器的电路结构中，设置了在升压和降压时利用高频(50k-200kHz) 执行开关操作的2个MOSFET，在升压时执行开关操作的第1 MOSFET中，漏极端子连接到电容器的高压侧端子上，源极端子连接 到扼流圏的一个端子上，栅极端子连接到控制电路上。在降压时执行开关操作的第2个MOSFET中，漏极端子连接到扼流圏和第1 MOSFET的源极端子上，源极端子连接到电池组的低压侧端子上，栅 极端子连接到控制电路上。扼流圏的的另 一个端子连接到电池组的高 压侧端子和平滑电容器的一个电极上，该电容器的另一端子连接到电 池组的低压侧端子上。电力装置通过在空转停止操作的开始时，从电池组和电容器组向 电力变换电路提供能量以使电力变换电路执行操作，从而使马达旋转、 汽车开始运动。利用马达提升到空转转数，点火引擎，将驱动源从马 达转移到引擎。马达启动时执行操作的时间为0.2-1秒左右。另一方 面，由于马达作为发电机工作，因此，在汽车行驶过程中电力装置执 行操作。该操作时间与启动时的操作相比非常长。由于操作时间短，因此，启动时的发热量充分小于发电操作的发 热量。尽管启动时的瞬时发热非常大，但是，它能够由装置所具有的 热容量充分吸收。因此，在执行电力装置的热设计(进行设计以使装置 不超过允许温度)的情况下，要考虑到发电时的发热来进行设计。在以 往装置中，为了将高压侧(图中Vf3)产生的能量降压为12V电池，发 电时以高频驱动DC/DC转换器。若执行高频开关，则由于开关损耗 变大，因此，DC/DC转换部发热。电力变换电路部由于在发电时以二 极管整流模式来执行操作，因此，即便执行开关操作，其频率也是低 的，此时的电力变换电路部的发热减小。因此，装置的热设计必须要 充分考虑DC/DC转换器部的发热。为了将装置温度抑制到允许值， 必须釆取以下对策或者加大装置的散热片，安装强制空冷用风扇， 或者在装置下面配置水冷用散热片来执行水冷的结构。这些对策不仅 使装置大型化而且还提高了成本。因此，以往的装置存在装置大型化 且高成本的缺陷。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述缺陷而作出的，目的在于提供一种小型且 低成本的汽车用电力装置，它大幅抑制了 DC/DC转换器电路部的发热。本专利技术的汽车用电力装置具有引擎以及马达，马达向所述引擎传 输动力使其启动，同时，还在所述引擎的旋转中接受所述引擎的动力来执行发电的马达。该汽车用电力装置具有连接到所述电力变换装 置上的电池；以及，与所述电池串联连接的、执行能量存储的能量存 储源。该汽车用电力装置具有一个DC/DC转换器，它由至少2个开 关元件构成，通过对所述能量存储源的电压进行升压而向所述能量存 储源充电，并通过降压将所述能量存储源内的能量回收到所述电池内。 所述DC/DC转换器的所述至少2个开关元件中的任一个连接了所述 电力变换电路的DC电压输入输出端子的高电压侧端子和所述电池的 高电压侧端子。在所述马达接受所述引擎的动力后发电，并通过所述 电力变换电路以及所述DC/DC转换器对所述电池充电时，使电力变 换电路的DC电压输入输出端子的高电压侧端子相连接的所述开关元 件恒为为ON。由此，得到大幅抑制了 DC/DC转换器电路部的发热的、 小型且低成本的汽车用电力装置。附图说明图l是一张结构图，它表示了根据本专利技术实施方式l的汽车用电 力变换装置的结构。图2是一张工作波形图，它表示根据本专利技术实施方式l的汽车用 电力变换装置的操作。图3是一张说明图，它表示根据本专利技术实施方式1的汽车用电力 变换装置的结构。图4是一张说明图，它表示根据本专利技术实施方式1的汽车用电力 变换装置的马达转数和马达生成电压之间的关系。图5是一张说明图，它表示根据本专利技术实施方式l的汽车用电力 变换装置的电池输出电压和马达生成电压之间的关系。图6是一张结构图，它表示了根据本专利技术实施方式l的汽车用电 力变换装置的电路结构。图7是一张结构图，它表示根据本专利技术实施方式l的汽车用电力 变换装置的计算模型。图8是一张说明图，它表示根据本专利技术实施方式l的汽车用电力 变换装置的DC/DC转换器输出电压和最大输出电压的关系。图9是一张结构图，它表示根据本专利技术实施方式1的汽车用电力 变换装置的其他计算模型。图IO是一张说明图，它表示根据本专利技术实施方式1的汽车用电 力变换装置的输出电压与输出功率的关系。图ll是一张结构图，它表示根据本专利技术实施方式1的汽车用电 力变换装置的其他计算模型。图12是一张说明图，它表示根据本专利技术实施方式1的汽车用电 力变换装置的输出电压与输出功率的关系。图13是一张结构图，它表示了根据本专利技术实施方式2的汽车用 电力变换装置的结构。图14是一张工作波形图，它表示根据本专利技术实施方式2的汽车 用电力变换装置的操作。图15是一张工作波形图，它表示根据本专利技术实施方式3的汽车 用电力变换装置的操作。图16是一张结构图，它表示根据本专利技术实施方式4的汽车用电 力变换装置的结构。图17是一张结构图，它表示根据本专利技术实施方式5的汽车用电 力变换装置的结构。图18是一张结构图，它表示根据本专利技术实施方式6的汽车用电 力变换装置的结构。图19是一张说明图，它表示设置于本专利技术实施方式1-6的汽车 用电力装置内的轭流圏的其他例子。具体实施方式 实施方式1图1内表示了本专利技术实施方式l的结构。在图1中，6是一个马 达，用于向引擎(图中未示)传送动力以使其开始运动，并且在引擎旋 转过程中反向接受引擎的动力来执行发电。1是提供用于使马达6旋 转的电力的电池，5是电力变换电路，用于将电池1的电压变换为交 流或间歇的直流，并将其输出给马达6。 10和11是开关元件Qxl、 Qx2(标记12和13)， 12和13是二极管Dxl和Dx2,分别并联连接到 开关元件10和11上。开关元件10和11 (Qxl、 Qx2)是MOSFET， 在外部与寄生二极管相并联地配置有二极管12和13(Dxl、 Dx2)。开 关元件连接了电力变换电路5的DC电压输入输出端子的高电压侧端 子(图中未示)以及电池1的高电压侧端子(图中未示)。在图1中，14 是平滑电容器Cx, 15是轭流圏Lx， 20是作为执行能量存储的能量存 储源的电容器。轭流團15(Lx)、平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车用电力装置，其特征在于，包括：　　　　引擎；　　　　马达，向所述引擎传输动力以使其启动，并在所述引擎的旋转过程中接受所述引擎的动力来执行发电；　　　　电力变换电路，具有至少２个ＤＣ电压输入输出端子，并向所述马达传输电力；　　　　连接于所述电力变换电路的电池；　　　　能量存储源，与所述电池串联连接，执行能量的存储；　　　　ＤＣ／ＤＣ转换器，至少由２个开关元件构成，通过对所述能量存储源的电压进行升压而对所述能量存储源充电；以及　　　　开关，所述开关连接在所述能量存储源的高电压侧端子和所述电力变换电路的ＤＣ电压输入输出端子的高电压侧端子之间，　　　　其中，所述ＤＣ／ＤＣ转换器的所述至少２个开关元件中的任一个使所述电力变换电路的ＤＣ电压输入输出端子的高电压侧端子和所述电池的高电压侧端子相连接；　　　　在所述马达接受所述引擎的动力执行发电，并通过所述电力变换电路和所述ＤＣ／ＤＣ转换器对所述电池进行充电时，使与所述电力变换电路的ＤＣ电压输入输出端子的高电压侧端子相连接的所述开关元件恒为接通状态、并使所述开关为断开状态。

【技术特征摘要】
JP 2002-12-16 2002-3636641.一种汽车用电力装置，其特征在于，包括引擎；马达，向所述引擎传输动力以使其启动，并在所述引擎的旋转过程中接受所述引擎的动力来执行发电；电力变换电路，具有至少2个DC电压输入输出端子，并向所述马达传输电力；连接于所述电力变换电路的电池；能量存储源，与所述电池串联连接，执行能量的存储；DC/DC转换器，至少由2个开关元件构成，通过对所述能量存储源的电压进行升压而对所述能量存储源充电；以及开关，所述开关连接在所述能量存储源的高电压侧端子和所述电力变换电路的DC电压输入输出端子的高电压侧端子之间，其中，所述DC/DC转换器的所述至少2个开关元件中的任一个使所述电力变换电路的DC电压输入输出端子的高电压侧端子和所述电池的高电压侧端子相连接；在所述马达接受所述引擎的动力执行发电，并通过所述电力变换电路和所述DC/DC转换器对所述电池进行充电时，使与所述电力变换电路的DC电压输入输出端子的高电压侧端子相连接的所述开关元件恒为接通状态、并使所述开关为断开状态。2. 如权利要求1所述的汽车用电力装置，其特征在于，在车辆停 止时、停止前的空转时或减速时，对所述能量存储源进行充电。3. 如权利要求1或2所述的汽车用电力装置，其特征在于，所述 DC/DC转换器的各个所述开关元件由半导体元件构成。4. 如权利要求1或2所述的汽车用电力装置，其特征在于，所述 DC/DC转换器所具有的各个所述开关元件由半导体元件和机械式开 关的并联电路构成。5. 如权利要求1或2所述的汽车用电力装置，其特征在于，在通过所述马达启动引擎前，还经由所述DC/DC转换器从所述电池对所 述能量存储源进行充电。6. 如权利要求1所述的汽车用电力装置，其特征在于，在通过所 述马达启动引擎的期间的前半部分，从所述电池向所述电力变换电路 提供能量，而在后半部分，从所述电池和所述能量存储源向所述电力 变换电路提供能量。7. 如权利要求1所述的汽车用电力装置，其特征在于，连接于所 述能量存储源的高电压侧端子和所述电力变换电路的DC电压输入输 出端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦壁隆浩，奥田达也，角田义一，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]