一种电源装置（２），具有：与电池并联连接的电容器（１０）；与电容器（１０）串联连接的两个开关电路（３１、３２）；与两个开关电路（３１、３２）中的一个开关电路并联连接的预充电开关电路（３３）；和控制部（１４），其在电容器（１０）的电压比电池（１）的电压低时，控制预充电开关电路（３３）和开关电路（３２），进行电容器（１０）的预充电电流限制。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有电容器和电池的混合结构的电源装置。
技术介绍
由于近年来的电池技术的进步，混合动力车的普及迅速发展。这样的混合动力车采用通过电池驱动电动机等、并将减速时的能量向电源再生的电源系统。在这样的电源系统中，由于新型电池的出现、小型轻量化以及高输出密度化，从密封铅电池向Ni氢电池、进而向Li离子电池发展。在任何一种电池中为提高能量密度，都在进行电池活性物质的开发，或者高电容而且高输出的电池结构的开发，努力实现输出密度高、使用时间更长的电源。但是，在汽车领域中，一直在进行进一步改善燃料消耗率(燃费)的努力，但是能够预想到有今后也为了削减二氧化碳等的排放物而在现有的汽车中追加新的燃料消耗率改善功能的倾向。因此，正在朝向需要更低损失的电源即内部电阻小的电源的方向发展。在蓄电池(二次电池)中实现上述那样的低电阻的电源的情况下，其最大输出电流的小的程度成为问题。因此不需要输出电流限制的大电容电化学电容器的必要性升高。 作为其一例，一般公知有双电荷层(电偶极子层)电容器(EDLC)。双电荷层电容器表示用于平滑等的电容器和电池的中间的特性。另外，作为比表示双电荷层电容器和电池的中间的特性更高能量密度的电容器，可以举出掺杂有锂离子的混合电容器(HC)。关于这些电容器，公知有虽然能量密度小但是输出密度比电池高因而适用于对瞬间输出提出要求的怠速停止系统的例子。但是，因为通常电容器自放电较大，所以以与铅蓄电池等的电池的混合结构使用。在连接铅蓄电池和电容器的开关中，使用机械式的继电器或者MOSFET (metal oxide field-effect transistor，金属氧化物场效应晶体管)等的半导体开关元件。但是，因为电容器的自放电较大，所以例如在长期保管后再起动时，在铅蓄电池和电容器之间容易产生大的电位差。这样当在有电位差的状态下接通铅蓄电池与电容器之间的开关时，因为电容器的内部电阻小，所以从铅蓄电池流出过大的电流，由此造成铅蓄电池的寿命缩短。作为防止这样的过大的电流流动的方法，公知有与开关并联设置限制电阻和开关，通过经由限制电阻向电容器流过电流来限制充电电流的方法(预充电)(例如参照专利文献1)。另外，也公知有代替限制电阻而与开关并联设置半导体开关元件，使用该半导体开关元件实现预充电功能的结构(例如参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本国特开2005-312156号公报专利文献2 日本国特开2007-143221号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，当通过限制电阻预充电数百 数千F的大电容电容器时，由于CR的时间常数而发生充电时间变得过长的问题。此外，为缩短该充电时间而需要减小限制电阻的电阻值，但是在减小限制电阻值而导致流过更大的电流的情况下，不得不配合电流值使限制电阻的额定电力值增大。因此，引起限制电阻的大型化和高成本化，进而也需要追加处理限制电阻的发热的冷却结构。另一方面，在代替限制电阻而仅用半导体开关元件进行预充电的结构的情况下， 需要以不超过半导体开关元件的额定电容的方式控制半导体开关元件的控制电压。因此， 要流过数十到数百A的大电流是困难的，预充电时间变长。另外，需要探讨监视半导体开关元件的温度等的冷却关系。用于解决课题的技术手段本专利技术的电源装置的第一方式，具有与电池并联连接的电容器；与电容器串联连接的两个开关电路；与两个开关电路中的一个开关电路并联连接的预充电开关电路；和控制部，其在电容器的电压比电池的电压低时，对预充电开关电路以及两个开关电路中的至少一个开关电路进行控制，进行电容器的预充电电流限制。此外，与电容器串联连接的两个开关电路和预充电开关电路，各自具有一个半导体开关元件或者并联连接的多个半导体开关元件。进而也可以在预充电电流限制时，对构成与电容器串联连接的各开关电路的半导体开关元件进行断开(OFF)控制，并且对构成预充电开关电路的半导体开关元件进行导通 (ON)控制，使得预充电开关电路，和不与该预充电开关电路并联连接的开关电路的半导体开关元件的内置二极管成为通电状态。另外也可以，在预充电电流限制时，对构成预充电开关电路的半导体开关元件进行导通控制，并且对在与电容器串联连接的两个开关电路之中的、与预充电开关电路并联连接的开关电路的半导体开关元件进行PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制，对另一个开关电路的半导体开关元件进行断开控制。进而也可以对构成预充电开关电路的半导体开关元件进行PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制，对构成预充电开关电路的半导体开关元件的栅极电压进行控制，调整该半导体开关元件的导通电阻。另外也可以使电容器为掺杂有锂离子的混合电容器。在这种情况下，在预充电电流限制时，对预充电开关电路的各半导体开关元件阶段地进行导通控制，使混合电容器的内部电阻发生疑似增加。本专利技术的电源装置的第二方式，具有与电池并联连接的电容器；与电容器串联连接的，包括一个半导体开关元件或者并联连接的多个半导体开关元件的两个开关电路； 和控制部，其在电容器的电压比电池的电压低时，控制各开关电路的半导体开关元件使得由两个开关电路分担电流限制时的损失，进行电容器的预充电电流限制。此外也可以，在预充电电流限制时，对一个开关电路的半导体开关元件进行断开控制，并且对另一个开关电路的半导体开关元件进行PWM控制，使得一个开关电路的半导体开关元件的内置二极管，和另一个开关电路成为通电状态。也可以在预充电电流限制时，对一个开关电路的半导体开关元件进行断开控制， 并且控制另一个开关电路的半导体开关元件的栅极电压，使得一个开关电路的半导体开关元件的内置二极管，和另一个开关电路成为通电状态。专利技术的效果根据本专利技术，能够抑制电池劣化和实现电源装置的小型化，能够在短时间内将电容器充电到可使用的状态。附图说明图1是在旋转电机的驱动中使用本专利技术的第一实施方式的电源装置的情况下的概略框图。图2是表示预充电时的充电电流路径的附图。图3是表示控制过程的流程图。图4是表示分别用并联连接的多个MOSFET构成充电切断用M0SFET31和放电切断用M0SFET32的情况的附图。图5是说明本专利技术的第二实施方式的电源装置的附图。图6是说明本专利技术的第三实施方式的电源装置的附图。具体实施例方式下面参照附图说明用于实施本专利技术的实施方式。一第一实施方式一图1是在旋转电机的驱动中使用本专利技术的第一实施方式的电源装置的情况下的概略框图。在图1中，电源装置2，通过继电器fejb与逆变器装置4连接。旋转电机3通过逆变器装置4旋转驱动。旋转电机3构成车辆的怠速停止系统中发动机起动用的起动电动机或者电动发电机。电源装置2具有与铅蓄电池等的蓄电池1并联连接的电容器10、充电切断用 M0SFET31、放电切断用M0SFET32、预充电用M0SFET33、栅极驱动器12、控制部14、电压检测部16、温度检测部18、电流检测部20。在本实施方式中，作为电容器10使用双电荷层电容器，但是只要是需要与双电荷层电容器同样的保护控制的大容量电容器，本专利技术都能够应用。电容器10由多个单元组成。在本实施方式中，通过在各M0SFET31 33中使用N沟道(通道)MOSFET形成低电阻的结构，但本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电源装置，其特征在于，具有：与电池并联连接的电容器；与所述电容器串联连接的两个开关电路；与所述两个开关电路中的一个开关电路并联连接的预充电开关电路；和控制部，其在所述电容器的电压比所述电池的电压低时，对所述预充电开关电路以及所述两个开关电路中的至少一个开关电路进行控制，进行所述电容器的预充电电流限制。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：乘松泰明，
申请(专利权)人：新神户电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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