專利名稱：車輛用的電源裝置以及搭載該電源裝置的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種經(jīng)由輸出開關(guān)來(lái)將使車輛行駛的行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載進(jìn)行連接的車輛用的電源裝置，特別是涉及一種在對(duì)車輛側(cè)負(fù)載的并聯(lián)電容器進(jìn)行充電后，使輸出開關(guān)為導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)將電能從行駛用電池供給到車輛側(cè)負(fù)載的車輛用的電源裝置以及搭載該電源裝置的車輛。
背景技術(shù)：
車輛用的電源裝置在行駛用電池的輸出側(cè)連接繼電器。該電源裝置將繼電器切換成接通來(lái)將行駛用電池與車輛側(cè)連接。在不使用車輛的狀態(tài)，例如，使機(jī)動(dòng)車的點(diǎn)火開關(guān)為斷開的狀態(tài)下，將該繼電器切換成斷開。另外，當(dāng)機(jī)動(dòng)車碰撞時(shí)等也使繼電器為斷開來(lái)截?cái)噍敵?，從而使安全性提高。與車輛用的電源裝置連接的車輛側(cè)負(fù)載連接著大的靜電電容量的并聯(lián)電容器。這是為了，通過(guò)對(duì)蓄積在并聯(lián)電容器中的電荷進(jìn)行放電，瞬間得到大的功率。并聯(lián)電容器由行駛用電池進(jìn)行充電。由于并聯(lián)電容器的靜電電容量大，故已被完全放電的并聯(lián)電容器的充電電流極大。因此，若在并聯(lián)電容器已被放電的狀態(tài)下將繼電器切換成接通，則極大的充電電流瞬間流過(guò)繼電器，從而對(duì)繼電器的接點(diǎn)造成損傷。特別是有時(shí)因大的充電電流，繼電器的接點(diǎn)會(huì)熔敷。而若接點(diǎn)熔敷，則繼電器將不能切換到斷開，從而不能使行駛用電池從負(fù)載分離。為了防止這種弊端，開發(fā)了一種具備預(yù)充電電路的電源裝置，該預(yù)充電電路在將繼電器切換成接通前，對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電(參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1所記載的車輛用的電源裝置具備對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)備充電的預(yù)充電電路。預(yù)充電電路與正極側(cè)的繼電器并聯(lián)連接。預(yù)充電電路是對(duì)并聯(lián)電容器的預(yù)充電電流進(jìn)行限制的MOSFET與二極管組成的串聯(lián)電路。該預(yù)充電電路用MOSFET限制對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行充電的預(yù)充電電流，來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電。在并聯(lián)電容器的預(yù)充電完成后，將繼電器切換成接通來(lái)將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載進(jìn)行連接。專利文獻(xiàn)1 日本特開2000-253570號(hào)公報(bào)以上的車輛用的電源裝置，為了對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電，需要設(shè)置實(shí)施動(dòng)作以限制預(yù)充電電流的M0SFET。由于并聯(lián)電容器的預(yù)充電電流相當(dāng)大，另外，行駛用電池的電壓也高，故對(duì)于M0SFET，需要使用高耐壓且耐大電流的昂貴的FET，從而部件的成本變高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是以解決該缺陷為目的而開發(fā)的。本發(fā)明的重要目的在于，提供一種車輛用的電源裝置以及搭載該電源裝置的車輛，其不需要為了對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電而設(shè)置專用的FET等的半導(dǎo)體開關(guān)元件，而是利用將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接的元件來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電，且將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接。本發(fā)明的技術(shù)方案1的車輛用的電源裝置，具備行駛用電池1，其使車輛行駛；輸出開關(guān)2，其將該行駛用電池1與具有并聯(lián)電容器23的車輛側(cè)負(fù)載20進(jìn)行連接；和控制電路3，其對(duì)該輸出開關(guān)2進(jìn)行控制。輸出開關(guān)2是能夠控制導(dǎo)通電阻的半導(dǎo)體開關(guān)元件11。 電源裝置利用控制電路3來(lái)控制該半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻，使在對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20 的并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻大，且在對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20的并聯(lián)電容器23進(jìn)行了預(yù)充電后，設(shè)為相比進(jìn)行預(yù)充電狀態(tài)為低電阻的導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20供給行駛用電池1的功率。以上的車輛用的電源裝置不需要為了對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電而設(shè)置專用的FET 等半導(dǎo)體開關(guān)元件，而是利用將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接的元件來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電，將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接。以上的電源裝置特別具有以下特征通過(guò)使半導(dǎo)體開關(guān)元件的導(dǎo)通電阻可變，從而能夠在理想狀態(tài)下對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，能夠使半導(dǎo)體開關(guān)元件11成為下述元件在導(dǎo)通狀態(tài)下，將功率從行駛用電池1供給到車輛側(cè)負(fù)載20，且能夠以將功率從車輛側(cè)負(fù)載20供給到行駛用電池1的方向進(jìn)行通電。以上的電源裝置能夠用一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)元件來(lái)對(duì)行駛用電池進(jìn)行充放電。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，其中，控制電路3連續(xù)地或者分階段地改變半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20的并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。以上的電源裝置的特征在于能夠在控制半導(dǎo)體開關(guān)元件的發(fā)熱的情況下對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，其中，控制電路3能夠逐漸減小半導(dǎo)體開關(guān)元件11 的導(dǎo)通電阻來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20的并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。以上的電源裝置能夠在控制半導(dǎo)體開關(guān)元件的發(fā)熱的情況下快速地對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，其中，控制電路3具備用于檢測(cè)車輛側(cè)負(fù)載20的并聯(lián)電容器23的電壓的電壓檢測(cè)電路4，并能夠利用由該電壓檢測(cè)電路4檢測(cè)的并聯(lián)電容器電壓來(lái)控制半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻。以上的電源裝置即使在并聯(lián)電容器中有電荷剩余的狀態(tài)下，也能以優(yōu)選狀態(tài)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，其中，能夠進(jìn)行控制以使在電壓檢測(cè)電路4檢測(cè)的并聯(lián)電容器電壓小的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在并聯(lián)電容器電壓大的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻小。以上的電源裝置能夠與電荷剩余量大的并聯(lián)電容器同樣地對(duì)電荷剩余量少的并聯(lián)電容器快速地進(jìn)行預(yù)充電。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，其中，控制電路3具備用于檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)元件11 的溫度的溫度檢測(cè)電路6，該控制電路3能夠進(jìn)行控制以使在溫度檢測(cè)電路6檢測(cè)的檢測(cè)溫度高的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在檢測(cè)溫度低的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻大，在此情況下，來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20的并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。以上的電源裝置能夠一邊防止半導(dǎo)體開關(guān)元件的過(guò)熱，一邊快速地對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電。特別是即使是成為頻繁地接通斷開地重復(fù)點(diǎn)火開關(guān)的狀態(tài)，處于對(duì)并聯(lián)電容器多次預(yù)充電的狀態(tài)下，也能夠防止因半導(dǎo)體開關(guān)元件的過(guò)熱而引起的故障。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，其中，在行駛用電池1的輸出側(cè)將半導(dǎo)體開關(guān)元件 11與繼電器7進(jìn)行連接，控制電路3能夠在繼電器7為接通狀態(tài)的狀態(tài)下使半導(dǎo)體開關(guān)元件11為接通狀態(tài)，來(lái)將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接。以上的電源裝置的特征為，由于是用繼電器和半導(dǎo)體開關(guān)元件兩者將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接，故即使是半導(dǎo)體開關(guān)元件或者繼電器兩者中的一個(gè)在接通狀態(tài)下發(fā)生故障，也能夠?qū)⑽窗l(fā)生故障的另一個(gè)切換成斷開，從而使行駛用電池從車輛側(cè)負(fù)載分離。半導(dǎo)體開關(guān)元件和繼電器發(fā)生故障的機(jī)制并不相同，故同時(shí)發(fā)生故障的概率低，從而能夠使安全性大幅提高。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，其中，能夠?qū)雽?dǎo)體開關(guān)元件11與行駛用電池1的負(fù)極側(cè)連接，且將繼電器7與行駛用電池1的正極側(cè)連接。以上的電源裝置，即使是半導(dǎo)體開關(guān)元件在接通狀態(tài)下發(fā)生故障，也能夠?qū)⒗^電器切換成斷開，從而使行駛用電池的正極側(cè)從車輛側(cè)負(fù)載分離。另外，由于將半導(dǎo)體開關(guān)元件與行駛用電池的負(fù)極側(cè)連接，故能夠簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件接通斷開地進(jìn)行切換的控制電路。這是由于，能夠?qū)⒖刂瓢雽?dǎo)體開關(guān)元件的信號(hào)以接地電位為基準(zhǔn)來(lái)輸入到半導(dǎo)體開關(guān)元件。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，其中，將半導(dǎo)體開關(guān)元件與行駛用電池的正極側(cè)連接，且將繼電器與行駛用電池的負(fù)極側(cè)連接。以上的電源裝置，即使是半導(dǎo)體開關(guān)元件在接通狀態(tài)下發(fā)生故障，也能夠?qū)⒗^電器切換成斷開，從而使行駛用電池的負(fù)極側(cè)從車輛側(cè)負(fù)載分離。本發(fā)明的技術(shù)方案11的車輛用的電源裝置，具備行駛用電池1，其使車輛行駛； 輸出開關(guān)2，其將該行駛用電池1與具有并聯(lián)電容器23的車輛側(cè)負(fù)載20進(jìn)行連接；和控制電路3，其對(duì)該輸出開關(guān)2進(jìn)行控制。輸出開關(guān)2具備并聯(lián)連接對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電電路8而構(gòu)成的主開關(guān)9。電源裝置使預(yù)充電電路8為預(yù)充電電阻12與晶閘管 14組成的串聯(lián)電路，并利用控制電路3將晶閘管14切換成接通來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，并將主開關(guān)9切換成接通。晶閘管能夠輸入脈沖狀的觸發(fā)信號(hào)來(lái)切換成接通狀態(tài)，其后，不需要輸入用于保持接通狀態(tài)的控制信號(hào)。因此，經(jīng)由用觸發(fā)信號(hào)切換成接通的晶閘管來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電的電源裝置能夠以簡(jiǎn)單的電路開始并聯(lián)電容器的預(yù)充電。另外，若沒(méi)有電流流過(guò)，則晶閘管在不用輸入用于切換成斷開的信號(hào)的情況下被自動(dòng)地切換成斷開狀態(tài)。若對(duì)于并聯(lián)電容器的預(yù)充電完成，則充電電流消失。因此，晶閘管在并聯(lián)電容器的預(yù)充電結(jié)束時(shí)，在不用輸入控制為斷開的信號(hào)的情況下，被自動(dòng)地切換成斷開。因而，以上的電源裝置，能夠使接通斷開地控制晶閘管的電路變得簡(jiǎn)單，以此來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電。另外，晶閘管與FET等比較，其高耐壓和大電流的型號(hào)能夠廉價(jià)制造，故能夠在減少部件成本的同時(shí)使行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接。另外，由于晶閘管與繼電器一樣沒(méi)有可動(dòng)接點(diǎn)，故能夠?qū)崿F(xiàn)具有可靠性，壽命長(zhǎng)，且能夠穩(wěn)定使用的特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案12的車輛用的電源裝置，具備行駛用電池1，其使車輛行駛； 輸出開關(guān)2，其將該行駛用電池1與具有并聯(lián)電容器23的車輛側(cè)負(fù)載20進(jìn)行連接；和控制電路3，其對(duì)該輸出開關(guān)2進(jìn)行控制。輸出開關(guān)2具備并聯(lián)連接對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電電路8而構(gòu)成的主開關(guān)9。電源裝置是使預(yù)充電電路8為預(yù)充電電阻12與預(yù)充電開關(guān)13組成的串聯(lián)電路，并使主開關(guān)9為晶閘管14。以上的電源裝置，能夠在作為車輛的主開關(guān)的點(diǎn)火開關(guān)被切換成接通，且并聯(lián)電容器已被預(yù)充電后，將晶閘管切換成接通來(lái)將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接。由于晶閘管若沒(méi)有車輛側(cè)負(fù)載的電流流過(guò)，則被自動(dòng)地切換成斷開狀態(tài)，故能夠以一定的周期輸入觸發(fā)信號(hào)來(lái)使成為接通狀態(tài)。另外，由于晶閘管若沒(méi)有車輛側(cè)負(fù)載的電流流過(guò)，則被自動(dòng)地切換成斷開狀態(tài)，故能夠在不輸入觸發(fā)信號(hào)的狀態(tài)下將晶閘管切換成斷開。因此，能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管接通斷開地進(jìn)行控制的電路。另外，晶閘管與FET等比較，其高耐壓且大電流的型號(hào)能夠廉價(jià)制造，故能夠在減少部件成本的同時(shí)使行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接。特別是使將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接的輸出開關(guān)為晶閘管的電源裝置，具有能夠廉價(jià)實(shí)現(xiàn)控制大電流的輸出開關(guān)的特征。 另外，由于晶間管與繼電器一樣沒(méi)有可動(dòng)接點(diǎn)，故具有可靠性，且實(shí)現(xiàn)壽命長(zhǎng)、能夠穩(wěn)定使用的特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案13的車輛用的電源裝置，具備行駛用電池1，其使車輛行駛； 輸出開關(guān)2，其將該行駛用電池1與具有并聯(lián)電容器23的車輛側(cè)負(fù)載20進(jìn)行連接；和控制電路3，其對(duì)該輸出開關(guān)2進(jìn)行控制。輸出開關(guān)2具備并聯(lián)連接對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電電路8而構(gòu)成的主開關(guān)9。電源裝置使預(yù)充電電路8為預(yù)充電電阻12與晶閘管 14組成的串聯(lián)電路，并使主開關(guān)9為晶閘管14，控制電路3將充電電路8的晶閘管14切換成接通來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，并將主開關(guān)9的晶閘管14切換成接通。由于以上的電源裝置使預(yù)充電開關(guān)和主開關(guān)兩者均為晶閘管，故能夠在簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)接通斷開地控制晶閘管的電路的同時(shí)，減少部件成本。另外，由于晶閘管與繼電器一樣沒(méi)有可動(dòng)接點(diǎn)，故也實(shí)現(xiàn)具有可靠性，壽命長(zhǎng)，且能夠穩(wěn)定使用的特點(diǎn)。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，能夠?qū)㈦娏鹘財(cái)嚅_關(guān)16與行駛用電池1串聯(lián)連接， 控制電路3使主開關(guān)9和電流截?cái)嚅_關(guān)16為接通狀態(tài)來(lái)將行駛用主電池1與車輛側(cè)負(fù)載 20連接。以上的電源裝置，即使在不能用車輛側(cè)負(fù)載的電流來(lái)將晶閘管切換成斷開的狀態(tài)下，也能夠?qū)⒗^電器切換成斷開，從而將晶閘管切換成斷開。能夠使行駛用電池可靠地從車輛側(cè)負(fù)載分離，提高安全性。本發(fā)明的車輛用的電源裝置，能夠?qū)⒎?wù)插頭與所述行駛用電池1串聯(lián)連接。以上的電源裝置，即使在不能由車輛側(cè)負(fù)載來(lái)將晶閘管切換成斷開的狀態(tài)下，也能夠拔出服務(wù)插頭來(lái)截?cái)嗑чl管的電流，從而切換成斷開。因此，能夠在使用晶閘管的情況下提高安全性。本發(fā)明的技術(shù)方案16的車輛搭載有技術(shù)方案1 15中任意一項(xiàng)所記載的電源裝置。該車輛具有下述特征能夠在搭載能夠簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電且將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接的電路結(jié)構(gòu)的電源裝置的情況下，長(zhǎng)期安心地使用。


圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例的車輛用的電源裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示FET中的源·漏極間電壓和電流相對(duì)于柵極電壓的關(guān)系的曲線圖。圖3是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的車輛用的電源裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的車輛用的電源裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的車輛用的電源裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖6是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的車輛用的電源裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖7是表示搭載本發(fā)明一實(shí)施例的車輛用的電源裝置的車輛的一例的概略圖。圖8是表示搭載本發(fā)明一實(shí)施例的車輛用的電源裝置的車輛的另一例的概略圖。(符號(hào)說(shuō)明)1:行駛用電池2:輸出開關(guān)3:控制電路4:電壓檢測(cè)電路5:電壓檢測(cè)電路6:溫度檢測(cè)電路7:繼電器8:預(yù)充電電路9 主開關(guān)10 電池單元11 半導(dǎo)體開關(guān)元件12:預(yù)充電電阻13:預(yù)充電開關(guān)14:晶閘管15 二極管16 電流截?cái)嚅_關(guān)20 車輛側(cè)負(fù)載21 DC/AC 逆變器(DC/AC Inverter 直流 / 交流逆變器)22 電動(dòng)機(jī)23 并聯(lián)電容器24:點(diǎn)火開關(guān)50 電源裝置51:DC/AC 逆變器52 電動(dòng)機(jī)53:發(fā)電機(jī)55 發(fā)動(dòng)機(jī)HV 車輛EV 車輛
具體實(shí)施例方式以下，基于

本發(fā)明的實(shí)施例。然而，以下所示的實(shí)施例是例示用于使本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的車輛用的電源裝置和搭載該電源裝置的車輛的實(shí)施例，本發(fā)明不將電源裝置以及車輛限定為以下的實(shí)施例。進(jìn)一步地，本說(shuō)明書為了使權(quán)利要求書的保護(hù)范圍容易理解，將與實(shí)施例所示的部件對(duì)應(yīng)的編號(hào)賦予到“權(quán)利要求書”以及“發(fā)明內(nèi)容”所示的部件中。但是，絕不是將權(quán)利要求書所示的部件限定為實(shí)施例的部件。圖1所示的車輛用的電源裝置，搭載在混合動(dòng)力車、燃料電池車、電動(dòng)車等的車輛中。該電源裝置驅(qū)動(dòng)車輛側(cè)負(fù)載20的電動(dòng)機(jī)22來(lái)使車輛行駛。車輛側(cè)負(fù)載20的電動(dòng)機(jī) 22經(jīng)由DC/AC逆變器21與行駛用電池1連接。DC/AC逆變器21將行駛用電池1的直流變換成3相的交流，并控制到電動(dòng)機(jī)22的供電。DC/AC逆變器對(duì)行駛用電池進(jìn)行升壓來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)供電，或者在不升壓的前提下對(duì)電動(dòng)機(jī)供電。此圖的電源裝置具備將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20進(jìn)行連接的輸出開關(guān)2。輸出開關(guān)2由控制電路3連接。若作為車輛的主開關(guān)的點(diǎn)火開關(guān)M被切換成接通(0N)，則控制電路3將輸出開關(guān)2切換成接通來(lái)使行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接。行駛用電池1對(duì)經(jīng)由DC/AC逆變器21使車輛行駛的電動(dòng)機(jī)22進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。行駛用電池1串聯(lián)連接多個(gè)能夠進(jìn)行充電的電池單元(cell) 10來(lái)升高輸出電壓，以能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī) 22供給大的功率。電池單元10使用鋰離子電池或鎳氫電池。將電池單元設(shè)為鋰離子電池的電源裝置串聯(lián)連接多個(gè)鋰離子電池。將電池單元設(shè)為鎳氫電池的電源裝置串聯(lián)連接多個(gè)鎳氫電池來(lái)組成電池模塊，進(jìn)而串聯(lián)連接多個(gè)電池模塊來(lái)升高輸出電壓。電源裝置不將電池限定為鋰離子電池或鎳氫電池。關(guān)于電池，能夠使用鎳鎘電池等能夠充電的所有的電池。行駛用電池1將輸出電壓升高到諸如200 400V以能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)22供給大的功率。但是，電源裝置也能夠?qū)﹄姵氐碾妷哼M(jìn)行升壓來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)供電。該電源裝置減少串聯(lián)連接的電池的個(gè)數(shù)，從而能夠降低電池的輸出電壓。由此，行駛用電池1能夠?qū)⑤敵鲭妷涸O(shè)為諸如150 400V。車輛側(cè)負(fù)載20在DC/AC逆變器21的輸入側(cè)連接有并聯(lián)電容器23。并聯(lián)電容器 23減少因電動(dòng)機(jī)22的負(fù)載變動(dòng)而引起的行駛用電池1的電壓變化。并聯(lián)電容器23使靜電電容量增大，從而能夠使相對(duì)于負(fù)載變動(dòng)的電壓變化減小。為了減少行駛用電池1的電壓變動(dòng)，在并聯(lián)電容器23中使用3000yF 5000yF的大靜電電容量的電容器。若將大電容量的并聯(lián)電容器23與行駛用電池1連接，則瞬間會(huì)流過(guò)大的電流來(lái)進(jìn)行充電。此時(shí)，流過(guò)并聯(lián)電容器23的充電電流的峰值極大。因此，車輛用的電源裝置要對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，并用低電阻的輸出開關(guān)2來(lái)使行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20 連接。圖1的車輛用的電源裝置使用能夠控制接通狀態(tài)下的電阻的半導(dǎo)體開關(guān)元件11， 來(lái)作為輸出開關(guān)2。該半導(dǎo)體開關(guān)元件11是FET。然而，作為半導(dǎo)體開關(guān)元件，也能夠使用晶體管或IGBT等半導(dǎo)體開關(guān)元件。FET和IGBT能夠控制輸入到柵極的電壓來(lái)改變接通狀態(tài)的電阻。能夠用輸入電壓控制導(dǎo)通電阻的半導(dǎo)體開關(guān)元件，能夠減小控制導(dǎo)通電阻的電路的輸出功率。特別是能夠以小的功率來(lái)控制大電流的半導(dǎo)體開關(guān)元件。晶體管能夠控制輸入到基極的電流來(lái)改變接通狀態(tài)的電阻。FET能夠減小導(dǎo)通電阻，高效地將行駛用電池的功率供給到車輛側(cè)負(fù)載。IGBT能夠與FET同樣地用輸入電壓來(lái)控制導(dǎo)通電阻，減小控制電路的輸出功率。另外，IGBT與FET比較，能夠高耐壓地廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)大電流的元件，而晶體管能夠廉價(jià)地實(shí)現(xiàn)大功率元件。FET將源極和漏極、與行駛用電池和車輛側(cè)負(fù)載連接，并將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接。IGBT和晶體管，在行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載之間，連接集電極和發(fā)射極，并將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接。
行駛用電池1在由電動(dòng)機(jī)22使車輛行駛時(shí)，對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20的電動(dòng)機(jī)22供電來(lái)被放電。另外，行駛用電池1用使車輛減速的能量進(jìn)行充電。即，用再生制動(dòng)對(duì)行駛用電池 1充電。再生制動(dòng)用減速車輛的運(yùn)動(dòng)能量來(lái)使發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，并用該發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率對(duì)行駛用電池1進(jìn)行充電。使行駛用電池1進(jìn)行充放電的輸出開關(guān)2要求這樣的特性能夠以對(duì)行駛用電池1放電的方向進(jìn)行通電，且也能夠以對(duì)行駛用電池1充電的方向進(jìn)行通電，即， 能夠以兩方向進(jìn)行通電的特性。由于FET能夠通過(guò)寄生二極管以兩方向進(jìn)行通電，故能夠使一個(gè)元件用于行駛用電池1的充電和放電。FET對(duì)寄生二極管進(jìn)行通電，并按照能夠?qū)π旭傆秒姵?充電的方式進(jìn)行連接。由于晶體管或IGBT不能在兩方向上通電，故將放電用的晶體管或IGBT、與充電用的晶體管或IGBT進(jìn)行并聯(lián)連接來(lái)控制充放電。圖2表示使柵極電壓變化，從而源·漏極間電壓和電流變化的狀態(tài)，即，導(dǎo)通電阻變化的狀態(tài)。導(dǎo)通電阻(Ω)通過(guò)源·漏極間電壓(V)/源·漏極間電流(I)來(lái)進(jìn)行限定。 FET的導(dǎo)通電阻能夠由柵極電壓控制。FET能夠增大柵極電壓來(lái)減小導(dǎo)通電阻，或者減小柵極電壓來(lái)增大導(dǎo)通電阻。如圖2所示，這是由于，能夠增大柵極電壓來(lái)增大源 漏極間電流， 減小柵極電壓來(lái)減小源·漏極間電流。輸出開關(guān)2的半導(dǎo)體開關(guān)元件11，在對(duì)并聯(lián)電容器2預(yù)充電的狀態(tài)下增大導(dǎo)通電阻，在預(yù)充電完成后，減小導(dǎo)通電阻，使行駛用電池1在低電阻的狀態(tài)下與車輛側(cè)負(fù)載20連接。在對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電時(shí)的導(dǎo)通電阻，由并聯(lián)電容器23的預(yù)充電電流限定。 例如，能夠?qū)㈩A(yù)充電時(shí)的導(dǎo)通電阻控制為使并聯(lián)電容器23的預(yù)充電電流為20A 50A的電阻。FET，由于表示圖2所示的特性，故能夠在對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電的步驟中減小柵極電壓，增大導(dǎo)通電阻，限制源·漏極間電流。特別是FET，如圖2所示，表示了這樣的特性在柵極電壓小的狀態(tài)下，即使源·漏極間電壓自規(guī)定的電壓起變大，也能夠?qū)⒃础ぢO間電流限制為大致恒定。這對(duì)于并聯(lián)電容器23的預(yù)充電來(lái)說(shuō)極其便利。這是由于，保持柵極電壓恒定，從而能夠在將并聯(lián)電容器23限制成恒定電流的同時(shí)進(jìn)行預(yù)充電。當(dāng)對(duì)已完全放電的并聯(lián)電容器23進(jìn)行充電時(shí)，源 漏極間電壓最高。FET的源 漏極間電壓由行駛用電池1的電壓、與被預(yù)充電的并聯(lián)電容器23的電壓之間的電壓差組成。 因此，在將行駛用電池1、與已完全放電從而電壓為OV的并聯(lián)電容器23連接的狀態(tài)下， 源·漏極間電壓最大，與行駛用電池1的電壓相等。隨著對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行充電，電壓上升，源 漏極間電壓變低。FET使柵極電壓保持恒定，且直到并聯(lián)電容器23的電壓上升到規(guī)定的電壓為止，都將預(yù)充電電流限制為恒定的電流，來(lái)進(jìn)行預(yù)充電。若對(duì)并聯(lián)電容器23 進(jìn)行預(yù)充電從而電壓上升，則源 漏極間電壓降低，預(yù)充電電流逐漸減少。若對(duì)并聯(lián)電容器 23進(jìn)行預(yù)充電并上升到規(guī)定的電壓，則控制電路3升高FET的柵極電壓，減小導(dǎo)通電阻。輸出開關(guān)的IGBT使輸入側(cè)為FET，故與FET相同，在處于對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電的狀態(tài)下，減小輸入電壓，增大導(dǎo)通電阻來(lái)限制預(yù)充電電流?？刂艻GBT的導(dǎo)通電阻以使并聯(lián)電容器的預(yù)充電電流限制為20 50A。若對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電并上升到規(guī)定的電壓，則增大輸入電壓，減小IGBT的導(dǎo)通電阻，使行駛用電池在低電阻的狀態(tài)下與車輛側(cè)負(fù)載連接。輸出開關(guān)的晶體管，用電流來(lái)控制導(dǎo)通電阻，故當(dāng)處于對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電的狀態(tài)時(shí)，減小基極電流，增大導(dǎo)通電阻來(lái)限制預(yù)充電電流。對(duì)由基極電流控制的晶體管的導(dǎo)通電阻進(jìn)行控制以使并聯(lián)電容器的預(yù)充電電流限制為20A 50A。若對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電并上升到規(guī)定的電壓，則增大基極電流，減小晶體管的導(dǎo)通電阻，使行駛用電池在低電阻狀態(tài)下與車輛側(cè)負(fù)載連接?？刂齐娐?控制輸出開關(guān)2的半導(dǎo)體開關(guān)元件11?？刂齐娐?在控制半導(dǎo)體開關(guān)元件11對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電后，使行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20在低電阻的導(dǎo)通狀態(tài)下連接?？刂齐娐?利用從作為車輛的主開關(guān)的點(diǎn)火開關(guān)M輸入的接通信號(hào)來(lái)控制輸出開關(guān)2的半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻，即在使導(dǎo)通電阻比導(dǎo)通狀態(tài)下的大的情況下對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20的并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。在對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電的步驟中， 控制電路3使半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻比導(dǎo)通狀態(tài)下的值更大，來(lái)將預(yù)充電電流限制成諸如上述的20A 50A?？刂齐娐?能夠增大半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻來(lái)減小預(yù)充電電流?？刂齐娐?使作為輸出開關(guān)2的FET的柵極電壓保持恒定地來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器23 進(jìn)行預(yù)充電。在該狀態(tài)下進(jìn)行控制的FET在開始并聯(lián)電容器23的預(yù)充電的狀態(tài)下導(dǎo)通電阻最大，隨著對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行充電，逐漸減小導(dǎo)通電阻。若控制電路3按照這種方式控制FET來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，則能夠在減小預(yù)充電電流的峰值的情況下，快速地對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。另外，控制電路3能夠使半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻保持恒定來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器 23進(jìn)行預(yù)充電，另外，還能夠分階段地改變導(dǎo)通電阻來(lái)進(jìn)行預(yù)充電。進(jìn)一步地，控制電路3 能夠用電壓檢測(cè)電路4檢測(cè)并聯(lián)電容器23的電壓，且用檢測(cè)電壓控制半導(dǎo)體開關(guān)元件11 的導(dǎo)通電阻，來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。該控制電路3進(jìn)行控制使得在電壓檢測(cè)電路 4檢測(cè)的并聯(lián)電容器電壓小的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在并聯(lián)電容器電壓大的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻小，從而能夠?qū)ξ赐耆烹姷牟⒙?lián)電容器23更快地預(yù)充電。未完全放電的并聯(lián)電容器 23，電壓不是0V，能夠使作用于半導(dǎo)體開關(guān)元件11上的電壓變小。為此，能夠減小半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻來(lái)增大預(yù)充電電流。這是由于，預(yù)充電電流，與半導(dǎo)體開關(guān)元件11 的電壓，即并聯(lián)電容器23與行駛用電池1之間的電壓差成正比，且與導(dǎo)通電阻成反比。因此，未完全放電的并聯(lián)電容器23通過(guò)減小半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻，能夠更快地進(jìn)行預(yù)充電。在這種狀態(tài)下，即使減小半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻，也能夠防止因半導(dǎo)體開關(guān)元件11的發(fā)熱而引起的損傷。這是由于，半導(dǎo)體開關(guān)元件11的發(fā)熱、與半導(dǎo)體開關(guān)元件 11的電流的平方與內(nèi)部電阻兩者的乘積成正比，故通過(guò)限制電流，也能夠限制發(fā)熱。進(jìn)一步地，控制電路3還能夠由溫度檢測(cè)電路6檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)元件11的溫度， 并利用檢測(cè)溫度來(lái)控制導(dǎo)通電阻。該控制電路3進(jìn)行控制使得在溫度檢測(cè)電路6檢測(cè)的半導(dǎo)體開關(guān)元件11的檢測(cè)溫度高的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在檢測(cè)溫度低的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻大，在此情況下來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載20的并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。這是由于，半導(dǎo)體開關(guān)元件11，若在溫度高的狀態(tài)下減小導(dǎo)通電阻，則以大的預(yù)充電電流對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，從而發(fā)熱量將變大。發(fā)熱量與預(yù)充電電流的平方成正比地增加。通過(guò)控制電路3檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)元件11的溫度，并進(jìn)行控制使得在半導(dǎo)體開關(guān)元件11的溫度高的狀態(tài)下增大導(dǎo)通電阻，從而能夠防止因半導(dǎo)體開關(guān)元件11的發(fā)熱而引起的損傷。因?yàn)橥ㄟ^(guò)使溫度高的半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻增大，會(huì)減小預(yù)充電電流，從而能夠減少半導(dǎo)體開關(guān)元件11 的發(fā)熱量。
雖然圖1的電源裝置將輸出開關(guān)2與行駛用電池1的正極側(cè)連接，但電源裝置，雖然未圖示，也能夠?qū)⑤敵鲩_關(guān)與行駛用電池的負(fù)極側(cè)連接。進(jìn)一步地，圖3的電源裝置通過(guò)輸出開關(guān)2的半導(dǎo)體開關(guān)元件11與繼電器7將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接。該圖的電源裝置在行駛用電池1的正極側(cè)串聯(lián)連接繼電器7，且在負(fù)極側(cè)串聯(lián)連接半導(dǎo)體開關(guān)元件11。該電源裝置將輸出開關(guān)2和繼電器7、與行駛用電池1串聯(lián)連接，并通過(guò)輸出開關(guān)2與繼電器7將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接。雖然圖3的電源裝置是在正極側(cè)連接繼電器7，在負(fù)極側(cè)連接半導(dǎo)體開關(guān)元件11，但也能夠在正極側(cè)連接半導(dǎo)體開關(guān)元件，在負(fù)極側(cè)連接繼電器。另外，還能夠在行駛用電池的正極側(cè)對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件與繼電器進(jìn)行串聯(lián)連接，或者在負(fù)極側(cè)對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件與繼電器進(jìn)行串聯(lián)連接，并將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接。經(jīng)由繼電器7和半導(dǎo)體開關(guān)元件11將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接的電源裝置，利用控制電路3對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)元件11和繼電器7進(jìn)行控制。該控制電路3若檢測(cè)出點(diǎn)火開關(guān)M被切換成接通，則將繼電器7切換成接通，用半導(dǎo)體開關(guān)元件11對(duì)并聯(lián)電容器 23進(jìn)行預(yù)充電，其后，將半導(dǎo)體開關(guān)元件11控制成導(dǎo)通狀態(tài)。在點(diǎn)火開關(guān)M被切換成斷開的狀態(tài)下，在將半導(dǎo)體開關(guān)元件11切換成截止后，將繼電器7切換成斷開，或者，在將繼電器7切換成斷開后，將半導(dǎo)體開關(guān)元件11切換成截止。使輸出開關(guān)2為半導(dǎo)體開關(guān)元件11的電源裝置，如圖1和圖3所示，用電壓檢測(cè)電路5檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)元件11的兩端的電壓，從而能夠檢測(cè)流過(guò)行駛用電池1的電流。這是由于，處于導(dǎo)通狀態(tài)的半導(dǎo)體開關(guān)元件11的兩端的電壓會(huì)隨著行駛用電池1的電流而變化。圖2所示的特性線A是作為半導(dǎo)體開關(guān)元件11的FET處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)的源·漏極間電壓-電流特性。不限于該圖所示的FET，若在導(dǎo)通狀態(tài)下電流變大，則電壓變高的半導(dǎo)體開關(guān)元件11能夠檢測(cè)電壓來(lái)計(jì)算電流。如圖2所示，具有電壓隨流過(guò)的電流的增加而變高的特性的FET，根據(jù)特性直線A，能夠檢測(cè)電壓來(lái)計(jì)算電流。能夠檢測(cè)流過(guò)半導(dǎo)體開關(guān)元件11的電流的控制電路3，控制半導(dǎo)體開關(guān)元件11的導(dǎo)通電阻以使電流不超過(guò)恒定值地來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，在預(yù)充電之后，將半導(dǎo)體開關(guān)元件11控制為導(dǎo)通狀態(tài)。另外，車輛用的電源裝置檢測(cè)行駛用電池1的電流，并對(duì)檢測(cè)的電流進(jìn)行累加來(lái)計(jì)算行駛用電池1的剩余容量。利用根據(jù)半導(dǎo)體開關(guān)元件11的電壓所計(jì)算出的電流，也能夠計(jì)算行駛用電池1的剩余容量。另外，還能夠檢測(cè)行駛用電池1的過(guò)電流，當(dāng)過(guò)電流流過(guò)行駛用電池1時(shí)，使輸出開關(guān)2斷開來(lái)截?cái)嘈旭傆秒姵?的過(guò)電流。進(jìn)一步地，圖4 圖6所示的車輛用的電源裝置，利用由預(yù)充電電路8和主開關(guān)9 組成的并聯(lián)電路來(lái)構(gòu)成輸出開關(guān)2。預(yù)充電電路8對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，在主開關(guān) 9對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電后，將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接。預(yù)充電電路8 和主開關(guān)9，任意一個(gè)或者兩者均由晶閘管14構(gòu)成。圖4的電源裝置利用由預(yù)充電電阻12 和晶閘管14組成的串聯(lián)電路來(lái)構(gòu)成預(yù)充電電路8，圖5的電源裝置將主開關(guān)9設(shè)為晶閘管 14，圖6的電源裝置將預(yù)充電電路8設(shè)為由預(yù)充電電阻12和晶閘管14組成的串聯(lián)電路，并將主開關(guān)9設(shè)為晶閘管14。預(yù)充電電阻12將對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電電流進(jìn)行限定。將預(yù)充電電阻12設(shè)為諸如電阻為10 Ω的電阻器。該預(yù)充電電路8將行駛用電池1的電壓設(shè)為 200V 400V，且將預(yù)充電電流的峰值限制為20Α 40Α，以此來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充
晶間管14，對(duì)柵極輸入觸發(fā)信號(hào)而被切換成接通狀態(tài)，其后，在有電流流過(guò)的狀態(tài)下保持接通狀態(tài)，而在沒(méi)有電流流過(guò)時(shí)，被切換成斷開狀態(tài)。晶閘管14，不需要像FET或晶體管那樣為了保持導(dǎo)通狀態(tài)而對(duì)柵極連續(xù)輸入控制信號(hào)。晶間管14在沒(méi)有電流流過(guò)時(shí)會(huì)被自動(dòng)地切換成斷開。因此，預(yù)充電電路8所使用的晶閘管14，被切換成接通狀態(tài)來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，且在因主開關(guān)9被切換成接通而沒(méi)有電流流過(guò)時(shí)被切換成斷開。這是由于，若主開關(guān)9成為接通狀態(tài)，則晶閘管14的兩端的電壓變成0V，從而沒(méi)有電流流過(guò)。另外，主開關(guān)9所使用的晶閘管14，即使是因觸發(fā)信號(hào)而被切換成接通狀態(tài)，也會(huì)在車輛側(cè)負(fù)載20的電流不流過(guò)時(shí)，自動(dòng)地成為斷開狀態(tài)。車輛側(cè)負(fù)載20不是始終處于有電流流過(guò)的狀態(tài)，而是僅在對(duì)電動(dòng)機(jī)22通電時(shí)有電流流過(guò)。因此，將對(duì)主開關(guān)9的晶閘管 14進(jìn)行控制的控制電路3設(shè)置為在點(diǎn)火開關(guān)M被切換成接通的狀態(tài)下，始終以一定的周期，例如Imsec 100msec的周期，對(duì)晶閘管14的柵極重復(fù)輸入觸發(fā)信號(hào)，從而成為能夠?qū)⒐β蕪男旭傆秒姵?向車輛側(cè)負(fù)載20供給的狀態(tài)。若晶閘管14在DC/AC逆變器21的開關(guān)元件被切換成接通的定時(shí)(timing)被切換成導(dǎo)通狀態(tài)，則將功率從行駛用電池1向車輛側(cè)負(fù)載20供給。在DC/AC逆變器21的開關(guān)元件以規(guī)定的周期被切換成接通來(lái)將功率從行駛用電池1供給到車輛側(cè)負(fù)載20的狀態(tài)下，將晶間管14保持成接通狀態(tài)來(lái)把功率從行駛用電池1供給到車輛側(cè)負(fù)載20。若點(diǎn)火開關(guān)M被切換成斷開，則控制電路3進(jìn)行控制以使不對(duì)晶間管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)。在這種狀態(tài)下，由于沒(méi)有電流流過(guò)車輛側(cè)負(fù)載20，故晶閘管14在沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)輸入的前提下被切換成斷開。主開關(guān)9的晶閘管14不能反方向地流過(guò)電流。因此，主開關(guān)9的晶閘管14，如圖 5和圖6所示，以能夠從行駛用電池1向車輛側(cè)負(fù)載20供給電流的方向，即能夠?qū)π旭傆秒姵?放電的方向進(jìn)行連接。該晶閘管14不能以對(duì)行駛用電池1充電的方向進(jìn)行通電。圖 5和圖6所示的主開關(guān)9將二極管15與晶閘管14并聯(lián)地連接，并用該二極管15以能夠?qū)π旭傆秒姵?充電的方向來(lái)進(jìn)行通電。二極管15處于能夠一直通電的狀態(tài)，不需要進(jìn)行控制。因此，行駛用電池1處于能夠從車輛側(cè)負(fù)載20—直充電的狀態(tài)。但是，雖然未圖示，主開關(guān)反向地并聯(lián)連接著一對(duì)晶閘管，利用晶閘管，也能夠控制行駛用電池的放電和充電。進(jìn)一步地，主開關(guān)還能夠使用能夠控制兩方向的電流的三端雙向可控硅開關(guān)元件(triac，卜 ir V >7 )來(lái)代替晶閘管，從而對(duì)行駛用電池進(jìn)行充放電。在預(yù)充電電路8中使用晶閘管14的圖4的電源裝置，進(jìn)行以下的動(dòng)作。(1)控制電路3檢測(cè)點(diǎn)火開關(guān)M的接通，對(duì)晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)來(lái)將晶閘管14切換成接通。接通狀態(tài)的晶閘管14經(jīng)由預(yù)充電電阻12對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。構(gòu)成預(yù)充電電路8的晶閘管14，若被輸入觸發(fā)信號(hào)而開始預(yù)充電，則直到并聯(lián)電容器23的預(yù)充電結(jié)束為止都保持接通狀態(tài)。因此，該晶閘管14在未被重復(fù)輸入觸發(fā)信號(hào)的前提下，直到預(yù)充電結(jié)束為止都保持接通狀態(tài)。(2)若對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，則控制電路3將主開關(guān)9切換成接通，并將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接。在該狀態(tài)下，預(yù)充電電路8的晶閘管14被切換成斷開?？刂齐娐?在將預(yù)充電電路8的晶閘管14切換成接通時(shí)，用開始計(jì)數(shù)的定時(shí)器來(lái)檢測(cè)并聯(lián)電容器23的預(yù)充電，或者，用電流檢測(cè)電路(未圖示)來(lái)檢測(cè)預(yù)充電電流，從而檢測(cè)預(yù)充電。
(3)若點(diǎn)火開關(guān)M被切換成斷開，則控制電路3切換主開關(guān)9，從而使行駛用電池 1與車輛側(cè)負(fù)載20分離。主開關(guān)9是繼電器7或半導(dǎo)體開關(guān)元件。繼電器7的主開關(guān)9由控制電路3接通斷開地進(jìn)行控制。半導(dǎo)體開關(guān)元件的主開關(guān)是FET、IGBT、晶體管等。半導(dǎo)體開關(guān)元件的主開關(guān)由從控制電路輸入到柵極或基極的輸入信號(hào)接通斷開地進(jìn)行控制。在主開關(guān)9中使用晶閘管的圖5的電源裝置，進(jìn)行以下的動(dòng)作。(1)控制電路3檢測(cè)點(diǎn)火開關(guān)M的接通，將預(yù)充電電路8的預(yù)充電開關(guān)13即繼電器或半導(dǎo)體開關(guān)元件切換成接通。接通狀態(tài)的預(yù)充電開關(guān)13經(jīng)由預(yù)充電電阻12對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。(2)若對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電，則控制電路3對(duì)主開關(guān)9的晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)來(lái)切換成接通?？刂齐娐?以規(guī)定的周期對(duì)晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)來(lái)使晶閘管14為接通狀態(tài)。接通狀態(tài)的晶閘管14將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接。當(dāng)晶閘管14處于接通狀態(tài)時(shí)，或者若在構(gòu)成車輛側(cè)負(fù)載20的DC/AC逆變器21的開關(guān)元件(未圖示)處于接通狀態(tài)，能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)22供電的狀態(tài)下，將晶閘管14切換成接通， 則將功率從行駛用電池1供給到車輛側(cè)負(fù)載20。(3)若點(diǎn)火開關(guān)M被切換成斷開，則控制電路3使得成為不對(duì)晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)的狀態(tài)，將晶閘管14切換成斷開。晶閘管14在柵極未被輸入觸發(fā)信號(hào)的狀態(tài)下，若沒(méi)有電流流過(guò)，則成為斷開狀態(tài)。車輛側(cè)負(fù)載20，在構(gòu)成DC/AC逆變器21的開關(guān)元件保持?jǐn)嚅_狀態(tài)的情況下，截?cái)嘭?fù)載電流。若在該狀態(tài)下不對(duì)晶間管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)，則在晶閘管14中沒(méi)有電流流過(guò)，從而成為斷開狀態(tài)。將預(yù)充電開關(guān)13和主開關(guān)9兩者設(shè)為晶閘管14的圖6的電源裝置，進(jìn)行以下的動(dòng)作。(1)控制電路3檢測(cè)點(diǎn)火開關(guān)M的接通，在構(gòu)成預(yù)充電電路8的預(yù)充電開關(guān)13的晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)來(lái)切換成接通。接通狀態(tài)的晶閘管14經(jīng)由預(yù)充電電阻12 對(duì)并聯(lián)電容器23進(jìn)行預(yù)充電。構(gòu)成預(yù)充電電路8的晶閘管14，若被輸入觸發(fā)信號(hào)而開始預(yù)充電，則直到并聯(lián)電容器23的預(yù)充電結(jié)束為止都保持接通狀態(tài)。因此，該晶閘管14在未被重復(fù)輸入觸發(fā)信號(hào)的前提下，直到預(yù)充電結(jié)束為止都保持接通狀態(tài)。(2)若并聯(lián)電容器23被預(yù)充電，則控制電路3對(duì)主開關(guān)9的晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)來(lái)切換成接通?？刂齐娐?以規(guī)定的周期對(duì)晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)來(lái)使晶閘管14為接通狀態(tài)。接通狀態(tài)的晶閘管14將行駛用電池1與車輛側(cè)負(fù)載20連接。當(dāng)晶閘管14處于接通狀態(tài)時(shí)，或者若在構(gòu)成車輛側(cè)負(fù)載20的DC/AC逆變器21的開關(guān)元件(未圖示)處于接通狀態(tài)，能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)22供電的狀態(tài)下，將晶閘管14切換成接通，則將功率從行駛用電池1供給到車輛側(cè)負(fù)載20。(3)若點(diǎn)火開關(guān)M被切換成斷開，則控制電路3使得成為不對(duì)晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)的狀態(tài)，將晶閘管14切換成斷開。晶閘管14在柵極未被輸入觸發(fā)信號(hào)的狀態(tài)下，若沒(méi)有負(fù)載電流流過(guò)，則成為斷開狀態(tài)。車輛側(cè)負(fù)載20使構(gòu)成DC/AC逆變器21的開關(guān)元件成為斷開狀態(tài)來(lái)截?cái)嚯娏?。若在該狀態(tài)下不對(duì)晶閘管14的柵極輸入觸發(fā)信號(hào)，則晶閘管14成為斷開狀態(tài)。將主開關(guān)9設(shè)為晶閘管14的車輛用的電源裝置，如圖5和圖6的虛線所示，將電流截?cái)嚅_關(guān)16與行駛用電池1串聯(lián)連接，從而能夠可靠地切換成斷開。電流截?cái)嚅_關(guān)16 是FET、IGBT、晶體管等半導(dǎo)體開關(guān)元件、或者繼電器。電流截?cái)嚅_關(guān)16由控制電路3接通斷開地進(jìn)行控制。該電流截?cái)嚅_關(guān)16在點(diǎn)火開關(guān)M的接通狀態(tài)下被切換成接通狀態(tài)，且在點(diǎn)火開關(guān)M被切換成斷開的狀態(tài)下被切換成斷開。串聯(lián)連接電流截?cái)嚅_關(guān)16與行駛用電池1的電源裝置能夠可靠地將主開關(guān)9的晶閘管14切換成斷開。這是由于，即使車輛側(cè)負(fù)載20的DC/AC逆變器21的開關(guān)元件處于接通狀態(tài)，也能夠截?cái)嘭?fù)極電流，從而將晶閘管 14切換成斷開。另外，具備電流截?cái)嚅_關(guān)16的電源裝置能夠在異常時(shí)將電流截?cái)嚅_關(guān)16 切換成斷開，從而截?cái)嘈旭傆秒姵?的輸出，提高安全性。另外，即使主開關(guān)9的晶閘管14 在接通狀態(tài)下成為熔敷的狀態(tài)，也能夠?qū)㈦娏鹘財(cái)嚅_關(guān)16切換成斷開來(lái)使行駛用電池1從車輛側(cè)負(fù)載20分離。進(jìn)一步地，車輛用的電源裝置，雖未圖示，能夠?qū)⒎?wù)插頭(service plug)與行駛用電池串聯(lián)連接。該服務(wù)插頭例如能夠?qū)⑿旭傆秒姵胤指畛啥鄠€(gè)電池模塊，并且，能夠裝卸自由地插入這些電池模塊的連接部分來(lái)進(jìn)行連接。該電源裝置即使是在不能用車輛側(cè)負(fù)載來(lái)將晶閘管切換成斷開的狀態(tài)下，也能夠拔出服務(wù)插頭來(lái)截?cái)嗑чl管的電流，從而切換成斷開。進(jìn)一步地，對(duì)于在主開關(guān)中不使用晶閘管的電源裝置，通過(guò)將服務(wù)插頭與行駛用電池串聯(lián)連接，從而在維護(hù)時(shí)通過(guò)拔出服務(wù)插頭來(lái)截?cái)嚯娏?，能夠提高安全性。以上的電源裝置能夠作為車載用的電源裝置進(jìn)行利用。作為搭載該電源裝置的車輛，能夠利用以發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩者進(jìn)行行駛的混合動(dòng)力車或插電混合動(dòng)力車、或者僅以電動(dòng)機(jī)進(jìn)行行駛的電動(dòng)車等的電動(dòng)車輛。圖7表示在以發(fā)動(dòng)機(jī)55和電動(dòng)機(jī)52兩者進(jìn)行行駛的混合動(dòng)力車中搭載電源裝置 50的例子。該圖所示的車輛HV具備使車輛HV行駛的發(fā)動(dòng)機(jī)55以及行駛用的電動(dòng)機(jī)52 ； 對(duì)電動(dòng)機(jī)52供電的電源裝置50 ；和對(duì)電源裝置50的電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)53。電源裝置 50經(jīng)由DC/AC逆變器51與電動(dòng)機(jī)52和發(fā)電機(jī)53連接。車輛HV —邊對(duì)電源裝置50的電池進(jìn)行充放電，一邊以電動(dòng)機(jī)52和發(fā)動(dòng)機(jī)55兩者進(jìn)行行駛。電動(dòng)機(jī)52在發(fā)動(dòng)機(jī)效率差的區(qū)域，例如加速時(shí)或低速行駛時(shí)，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以使車輛行駛。電動(dòng)機(jī)52由電源裝置50供電來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)53由發(fā)動(dòng)機(jī)55驅(qū)動(dòng)，或者由車輛剎車時(shí)的再生制動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，來(lái)對(duì)電源裝置50的電池進(jìn)行充電。另外，圖8表示在僅以發(fā)動(dòng)機(jī)52行駛的電動(dòng)車中搭載電源裝置50的例子。該圖所示的車輛EV具備使車輛EV行駛的行駛用的電動(dòng)機(jī)52 ；對(duì)該電動(dòng)機(jī)52供電的電源裝置 50 ；和對(duì)該電源裝置50的電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)53。電動(dòng)機(jī)52由電源裝置50供電來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)53由對(duì)車輛EV進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)的能量進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，來(lái)對(duì)電源裝置50的電池進(jìn)行充電。[產(chǎn)業(yè)上的可利用性]本發(fā)明的車輛用的電源裝置能夠優(yōu)選作為電動(dòng)車或混合動(dòng)力車的車載用的電源裝置進(jìn)行利用。另外，也能夠優(yōu)選作為除車載用以外的電源裝置進(jìn)行利用。
權(quán)利要求
1.一種車輛用的電源裝置，具備行駛用電池(1)，其使車輛行駛；輸出開關(guān)O)，其將該行駛用電池(1)與具有并聯(lián)電容器03)的車輛側(cè)負(fù)載OO)進(jìn)行連接；和控制電路(3)，其對(duì)該輸出開關(guān)( 進(jìn)行控制，所述輸出開關(guān)(2)是能夠控制導(dǎo)通電阻的半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)，該半導(dǎo)體開關(guān)元件 (11)的導(dǎo)通電阻由所述控制電路(3)控制，使在對(duì)車輛側(cè)負(fù)載OO)的并聯(lián)電容器03)進(jìn)行預(yù)充電狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻大，且在對(duì)車輛側(cè)負(fù)載OO)的并聯(lián)電容器進(jìn)行了預(yù)充電后，設(shè)為相比進(jìn)行預(yù)充電的狀態(tài)為低電阻的導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載OO)供給行駛用電池(1)的功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用的電源裝置，其中，所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)是下述元件在導(dǎo)通狀態(tài)下，將功率從行駛用電池(1)供給到車輛側(cè)負(fù)載(20)，且能夠以將功率從車輛側(cè)負(fù)載OO)供給到行駛用電池(1)的方向進(jìn)行通電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用的電源裝置，其中，所述控制電路C3)連續(xù)地或者分階段地改變半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)的導(dǎo)通電阻來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載OO)的并聯(lián)電容器03)進(jìn)行預(yù)充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛用的電源裝置，其中，所述控制電路C3)逐漸減小半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)的導(dǎo)通電阻來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載OO)的并聯(lián)電容器03)進(jìn)行預(yù)充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任意一項(xiàng)所述的車輛用的電源裝置，其中，所述控制電路⑶具備電壓檢測(cè)電路G)，該電壓檢測(cè)電路⑷檢測(cè)車輛側(cè)負(fù)載OO) 的并聯(lián)電容器03)的電壓，利用由該電壓檢測(cè)電路⑷檢測(cè)的并聯(lián)電容器電壓來(lái)控制半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)的導(dǎo)通電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛用的電源裝置，其中，進(jìn)行控制以使在所述電壓檢測(cè)電路(4)檢測(cè)出的并聯(lián)電容器電壓小的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在并聯(lián)電容器電壓大的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)所述的車輛用的電源裝置，其中，所述控制電路⑶具備溫度檢測(cè)電路(6)，該溫度檢測(cè)電路(6)檢測(cè)半導(dǎo)體開關(guān)元件 (11)的溫度，所述控制電路⑶進(jìn)行控制以使在溫度檢測(cè)電路(6)檢測(cè)出的檢測(cè)溫度高的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在檢測(cè)溫度低的狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻大，來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載OO)的并聯(lián)電容器 (23)進(jìn)行預(yù)充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任意一項(xiàng)所述的車輛用的電源裝置，其中，在所述行駛用電池(1)的輸出側(cè)將半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)與繼電器(7)進(jìn)行連接，所述控制電路C3)在繼電器(7)為接通狀態(tài)的狀態(tài)下使半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)為接通狀態(tài)，來(lái)將行駛用電池(1)與車輛側(cè)負(fù)載OO)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛用的電源裝置，其中，將所述半導(dǎo)體開關(guān)元件與行駛用電池(1)的負(fù)極側(cè)連接，將所述繼電器(7)與行駛用電池(1)的正極側(cè)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛用的電源裝置，其中，將所述半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)與行駛用電池(1)的正極側(cè)連接，將所述繼電器(7)與行駛用電池(1)的負(fù)極側(cè)連接。
11.一種車輛用的電源裝置，具備行駛用電池(1)，其使車輛行駛；輸出開關(guān)O)，其將該行駛用電池(1)與具有并聯(lián)電容器03)的車輛側(cè)負(fù)載OO)進(jìn)行連接；和控制電路(3)，其對(duì)該輸出開關(guān)( 進(jìn)行控制，所述輸出開關(guān)(2)具備主開關(guān)(9)，該主開關(guān)(9)并聯(lián)連接對(duì)并聯(lián)電容器03)進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電電路(8)而構(gòu)成，所述預(yù)充電電路⑶是預(yù)充電電阻(12)與晶閘管(14)組成的串聯(lián)電路，所述控制電路(3)將晶閘管(14)切換成接通來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器03)進(jìn)行預(yù)充電，并將主開關(guān)(9)切換成接通。
12.—種車輛用的電源裝置，具備行駛用電池(1)，其使車輛行駛；輸出開關(guān)O)，其將該行駛用電池(1)與具有并聯(lián)電容器03)的車輛側(cè)負(fù)載OO)進(jìn)行連接；和控制電路(3)，其對(duì)該輸出開關(guān)( 進(jìn)行控制，所述輸出開關(guān)(2)具備主開關(guān)(9)，該主開關(guān)(9)并聯(lián)連接對(duì)并聯(lián)電容器03)進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電電路(8)而構(gòu)成，所述預(yù)充電電路(8)是預(yù)充電電阻(12)與預(yù)充電開關(guān)(13)組成的串聯(lián)電路，所述主開關(guān)(9)是晶閘管(14)。
13.—種車輛用的電源裝置，具備行駛用電池(1)，其使車輛行駛；輸出開關(guān)O)，其將該行駛用電池(1)與具有并聯(lián)電容器03)的車輛側(cè)負(fù)載(20)進(jìn)行連接；和控制電路(3)，其對(duì)該輸出開關(guān)( 進(jìn)行控制，所述輸出開關(guān)(2)具備主開關(guān)(9)，該主開關(guān)(9)并聯(lián)連接對(duì)并聯(lián)電容器03)進(jìn)行預(yù)充電的預(yù)充電電路(8)而構(gòu)成，所述預(yù)充電電路⑶是預(yù)充電電阻(12)與晶閘管(14)組成的串聯(lián)電路，所述主開關(guān) (9)是晶閘管(14)，所述控制電路(3)將晶閘管(14)切換成接通來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器03)進(jìn)行預(yù)充電，并將主開關(guān)(9)的晶閘管(14)切換成接通。
14.根據(jù)權(quán)利要求11 13中任意一項(xiàng)所述的車輛用的電源裝置，其中，將電流截?cái)嚅_關(guān)(16)與所述行駛用電池⑴串聯(lián)連接，所述控制電路(3)使主開關(guān) (9)和電流截?cái)嚅_關(guān)(16)為接通狀態(tài)來(lái)將行駛用電池(1)與車輛側(cè)負(fù)載00)連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求11 13中任意一項(xiàng)所述的車輛用的電源裝置，其中，將服務(wù)插頭與所述行駛用電池(1)串聯(lián)連接。
16. 一種車輛，搭載有權(quán)利要求1 15中任意一項(xiàng)所述的電源裝置。
全文摘要
一種車輛用的電源裝置，具備使車輛行駛的行駛用電池(1)；將行駛用電池(1)與車輛側(cè)負(fù)載(20)進(jìn)行連接的輸出開關(guān)(2)；和對(duì)輸出開關(guān)(2)進(jìn)行控制的控制電路(3)。輸出開關(guān)(2)是能夠控制導(dǎo)通電阻的半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)。電源裝置用控制電路(3)控制半導(dǎo)體開關(guān)元件(11)的導(dǎo)通電阻，使在對(duì)車輛側(cè)負(fù)載(20)的并聯(lián)電容器(23)進(jìn)行預(yù)充電狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻比在導(dǎo)通狀態(tài)下的導(dǎo)通電阻大，且在對(duì)車輛側(cè)負(fù)載(20)的并聯(lián)電容器(23)進(jìn)行了預(yù)充電后，設(shè)為相比預(yù)充電狀態(tài)為低電阻的導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)對(duì)車輛側(cè)負(fù)載(20)供給行駛用電池(1)的電力。這樣，不需要為了對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電而設(shè)置專用的半導(dǎo)體開關(guān)元件，而利用將行駛用電池與車輛側(cè)負(fù)載連接的元件來(lái)對(duì)并聯(lián)電容器進(jìn)行預(yù)充電。
文檔編號(hào)B60L3/06GK102198799SQ20111007840
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月27日
發(fā)明者中野慎也, 小原隆司 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社