[发明专利]混合动力用电力转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力用电力转换装置，详细地讲，涉及防止在由于DC链路电容或超电容彼此直接连接而一方已完全放电或充电电压互不相同时产生的冲击电流，从而在初始起动时能够与储电装置的充-放电状态无关地安全地进行初始化的混合动力用电力转换装置。

背景技术

最近在油价急剧地上升的同时，积极地进行对于将发动机的剩余动力存储在蓄电池中并从蓄电池供给发动机的不足的动力从而改善了单位油量的行驶公里数的混合动力形态的工程机械的研究。

这种将发动机和电动马达用作共用动力源并具有电能储存装置的系统称之为混合动力系统。例如，在混合动力系统中有混合动力汽车和如挖掘机的重型设备用混合动力系统。

另一方面，通常的挖掘机系统将发动机用作动力源并通过称之为液压的媒介进行使最终负载即动臂、小臂以及铲斗旋转或行驶的动作。与此相反，混合动力挖掘机系统在通常的挖掘机上追加设置两个马达和储电装置，从而能够提高挖掘机系统的整体效率。追加于混合动力挖掘机系统的主要零部件包括马达、储电装置、逆变器（Inverter）以及转换器。这里，储电装置包括蓄电池（Battery）和超电容（Ultra-capacitor）。

图1是具备了现有DC-DC转换器的电力转换装置的构成图。

图1现有的DC-DC转换器具备了的电力转换装置的构成图。

如在图1中所图示，具备了现有的DC-DC转换器的电力转换装置100包括切换模式供电部110、逻辑控制板120、发动机辅助马达逆变器130、负载马达逆变器140、DC链路电容150以及DC-DC转换器即超电容转换器160。这里，切换模式供电部110、逻辑控制板120、发动机辅助马达逆变器130、负载马达逆变器140以及超电容转换器160分别与控制板用蓄电池101、挖掘机电气装置102、发动机辅助马达103、负载马达104以及超电容105相连。

切换模式供电部（SMPS：Switched-Mode Power Supply）110与控制板用蓄电池101连接而向逻辑控制板120供电。

逻辑控制板120执行检测超电容105的电压和DC链路电容150的电压并控制初始驱动逻辑的功能。

发动机辅助马达逆变器130执行通过发动机辅助马达103对DC链路电容150进行充电的功能。这里，发动机辅助马达103与发动机直接连接，并在发动机驱动时以与发动机相同的转数（rpm）旋转。

负载马达逆变器140执行若超电容105的电力接触器成为接通（ON）状态，则按照所充电的电压驱动负载马达104的功能。这里，负载马达104对用于进行挖掘机的作业的驱动零部件中可使用电气动力的驱动零部件提供所需动力。

DC链路电容150由发动机辅助马达逆变器130而转换的DC电压进行充电。DC链路电容150与超电容转换器160相连。

超电容转换器160执行利用存储于DC链路电容150的电能对超电容105进行充电的功能。超电容转换器160连接在DC链路电容150与超电容105之间。这里，超电容105以由超电容105转换的电压进行充电。

具备了具有这种构成的DC-DC转换器的电力转换装置100包括驱动马达的逆变器（例如，发动机辅助马达逆变器130）以及负载马达逆变器140和驱动超电容的转换器（例如，超电容转换器160）。这里，就超电容转换器160而言，在转换要对超电容105进行充电的DC链路的电压的过程中伴随动作损失。若无这种转换器则电力转换装置100能够具有各种优点。

第一、与现有的具备了DC-DC转换器的电力转换装置相比，无转换器（Converter Less）电力转换装置可提高系统效率。这是因为少了与在超电容160产生的损失相应的损失之故。

第二、可缩小电力转换装置100的大小。电力转换装置无需DC-DC转换器用感应器、可快速转换的绝缘栅双极型晶体管（IGBT：Insulated gate bipolar transistor）、以及电流计测用电流互感器（CT：Current Transformer）。因而，无需这种转换器用感应器、IGBT、以及CT所占的面积，从而减小电力转换装置100的大小。

第三、可节减用于制作电力转换装置100的费用。能够以无转换器用感应器、IGBT、以及CT构造制作电力转换装置100。

这样，在使用如超电容105的电能存储装置而不使用转换器的情况下，现有的电力转换装置100具有能够减少损失的优点。