电力转换装置和电力转换方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于在初级全桥电路与次级全桥电路之间转换电力的技术。
【背景技术】
[0002]存在一种在初级全桥电路与次级全桥电路之间转换电力的电力转换装置(例如，参考日本专利申请公布第2011-193713号(JP 2011-1937130))。初级全桥电路和次级全桥电路中的每一个均包括上臂以及与上臂串联连接的下臂。
[0003]然而，如果每个臂的特性(例如，诸如电流特性的电特性)变化，则上臂和下臂均不导通的时间段(死区时间)波动。如果死区时间过长，则损耗会增加，因此电力转换效率会降低。相反，如果死区时间过短，则上臂和下臂可能由于贯通电流而被损坏。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的是提供一种能够防止电力转换效率降低以及由贯通电流引起的损坏的电力转换装置和电力转换方法。
[0005]根据一方面，提供了一种电力转换装置，包括:初级全桥电路；次级全桥电路；以及控制部分，被配置成调整初级全桥电路中的切换与次级全桥电路中的切换之间的相位差，以便控制在初级全桥电路与次级全桥电路之间传输的传输电力，其中，初级全桥电路和次级全桥电路中的每一个均包括上臂和与上臂串联连接的下臂，在以预定电力值传输该传输电力的传输状态下，控制部分缩短上臂和下臂均不导通时的死区时间，并且在检测到上臂和下臂均导通的栅极驱动状态的情况下，控制部分将传输状态下的死区时间的调整值设置为大于检测到栅极驱动状态时的死区时间检测值的死区时间值。
[0006]根据该方面，可以防止电力转换效率的降低以及由贯通电流引起的损坏。
【附图说明】
[0007]以下将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记指示相同的元件，并且其中:
[0008]图1是示出电力转换装置的配置示例的图；
[0009]图2是示出控制器的配置示例的框图；
[0010]图3是示出初级电路和次级电路的切换示例的时序图；
[0011]图4是示出死区时间的示例的时序图；
[0012]图5是示出控制器的示例的配置图；
[0013]图6是示出电力转换方法的示例的流程图；
[0014]图7是示出电力转换方法的示例的流程图；以及
[0015]图8是示出电力转换方法的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0016]<供电装置101的配置>
[0017]图1是示出作为电力转换装置的实施例的供电装置101的配置示例的框图。供电装置101是包括例如供电电路10、控制器50和传感器部分70的供电系统。供电装置101是安装在例如诸如汽车的车辆中并且向每个车载负载提供电力的系统。这样的车辆的具体示例可包括混合动力车辆、插电式混合动力车辆以及电动车辆。供电装置101可安装在使用发动机作为主要驱动源的车辆中。
[0018]供电装置101具有例如连接到初级高电压系统负载61a的第一输入/输出端口60a和连接到初级低电压系统负载61c和初级低电压系统电源62c的第二输入/输出端口60c作为初级端口。初级低电压系统电源62c将电力提供到以与初级低电压系统电源62c相同的电压系统(例如，12V系统)工作的初级低电压系统负载61c。初级低电压系统电源62c将由供电电路10的初级转换电路20升压的电力提供到以与初级低电压系统电源62c不同的电压系统(例如，高于12V系统的48V系统)工作的初级高电压系统负载61a。初级低电压系统电源62c的具体示例可包括诸如铅蓄电池的蓄电池。
[0019]供电装置101具有次级端口，例如连接到次级高电压系统负载61b和次级高电压系统电源62b的第三输入/输出端口 60b以及连接到次级低电压系统负载61d的第四输入/输出端口 60d。次级高电压系统电源62b将电力提供到以与次级高电压系统电源62b相同的电压系统(例如，高于12V系统和48V系统的288V系统)工作的次级高电压系统负载61b。次级高电压系统电源62b将由供电电路10的次级转换电路30降压的电力提供到以与次级高电压系统电源62b不同的电压系统(例如，低于288V系统的72V系统)工作的次级低电压系统负载61d。次级高电压系统电源62b的具体示例可包括诸如锂离子电池的蓄电池。
[0020]供电电路10是如下电力转换电路:其具有上述四个输入/输出端口，并且具有在选自四个输入/输出端口当中的任意两个输入/输出端口之间执行电力转换的功能。设置有供电电路10的供电装置101可以是具有多个(三个或更多个)输入/输出端口并且可以执行多个(三个或更多个)输入/输出端口当中的任意两个端口之间的电力转换的装置。例如，供电电路10可以是具有不包括第四输入/输出端口 60d的三个输入/输出端口的电路。
[0021]端口电力项Pa、Pc、Pb和Pd分别是第一输入/输出端口 60a、第二输入/输出端口 60c、第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d处的输入/输出电力项(输入电力项或输出电力项)。端口电压Va、Vc、Vb和Vd分别是第一输入/输出端口 60a、第二输入/输出端口 60c、第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d处的输入/输出电压(输入电压或输出电压)。端口电流la、Ic、Ib和Id分别是第一输入/输出端口 60a、第二输入/输出端口 60c、第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d处的输入/输出电流(输入电流或输出电流)。
[0022]供电电路10包括设置在第一输入/输出端口 60a处的电容器Cl、设置在第二输入/输出端口 60c处的电容器C3、设置在第三输入/输出端口 60b处的电容器C2和设置在第四输入/输出端口 60d处的电容器C4。电容器Cl、C2、C3和C4的具体示例可包括薄膜电容器、铝电解电容器、陶瓷电容器以及固态聚合物电容器。
[0023]电容器Cl插入第一输入/输出端口 60a的高电势侧端子613与第一输入/输出端口 60a和第二输入/输出端口 60c的低电势侧端子614之间。电容器C3插入在第二输入/输出端口 60c的高电势侧端子616与第一输入/输出端口 60a和第二输入/输出端口60c的低电势侧端子614之间。电容器C2插入在第三输入/输出端口 60b的高电势侧端子618与第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d的低电势侧端子620之间。电容器C4插入在第四输入/输出端口 60d的高电势侧端子622与第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d的低电势侧端子620之间。
[0024]电容器C1、C2、C3和C4可设置在供电电路10内部，并且可设置在供电电路10外部。
[0025]供电电路10是包括初级转换电路20和次级转换电路30的电力转换电路。初级转换电路20和次级转换电路30经由初级磁耦合电抗器204和次级磁耦合电抗器304而彼此连接，并且还磁耦合到变压器400 (中心抽头式变压器)。包括第一输入/输出端口 60a和第二输入/输出端口 60c的初级端口经由变压器400连接到包括第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d的次级端口。
[0026]初级转换电路20是包括初级全桥电路200、第一输入/输出端口 60a和第二输入/输出端口 60c的初级电路。初级全桥电路200是包括变压器400的初级线圈202、初级磁耦合电抗器204、初级第一上臂U1、初级第一下臂/U1、初级第二上臂Vl和初级第二下臂/Vl的初级电力转换部分。这里，初级第一上臂Ul、初级第一下臂/Ul、初级第二上臂Vl和初级第二下臂/Vl中的每一个均是由例如N沟道型MOSFET和作为MOSFET的寄生元件的体二极管构成的切换元件。二极管可另外与MOSFET并联连接。
[0027]初级全桥电路200具有连接到第一输入/输出端口 60a的高电势侧端子613的初级正母线298和连接到第一输入/输出端口 60a和第二输入/输出端口 60c的低电势侧端子614的初级负母线299。
[0028]初级第一上臂Ul和初级第一下臂/Ul彼此串联连接的初级第一臂电路207设置在初级正母线298与初级负母线299之间。初级第一臂电路207是可以通过初级第一上臂Ul和初级第一下臂/Ul的接通和关断之间的切换操作来执行电力转换操作的初级第一电力转换电路部分(初级U相电力转换电路部分)。另外，初级第二上臂Vl与初级第二下臂/Vl串联连接的初级第二臂电路211与初级第一臂电路207并行地设置在初级正母线298与初级负母线299之间。初级第二臂电路211是可以通过初级第二上臂Vl和初级第二下臂/Vl的接通和关断之间的切换操作来执行电力转换操作的初级第二电力转换电路部分(初级V相电力转换电路部分)。
[0029]初级线圈202和初级磁耦合电抗器204设置在将初级第一臂电路207的中点207m连接到初级第二臂电路211的中点211m的桥部中。更具体地，关于桥部的连接关系，初级第一臂电路207的中点207m连接到初级磁耦合电抗器204的初级第一电抗器204a的一端。初级第一电抗器204a的另一端连接到初级线圈202的一端。初级线圈202的另一端连接到初级磁耦合电抗器204的初级第二电抗器204b的一端。初级第二电抗器204b的另一端连接到初级第二臂电路211的中点211m。初级磁耦合电抗器204包括初级第一电抗器204a和以耦合系数Ic1磁耦合到初级第一电抗器204a的初级第二电抗器204b。
[0030]中点207m是初级第一上臂Ul与初级第一下臂/Ul之间的初级第一中间节点，并且中点211m是初级第二上臂Vl与初级第二下臂/Vl之间的初级第二中间节点。[0031 ] 第一输入/输出端口 60a是设置在初级正母线298与初级负母线299之间的端口。第一输入/输出端口 60a包括端子613和端子614。第二输入/输出端口 60c是设置在初级负母线299与初级线圈202的中心抽头202m之间的端口。第二输入/输出端口 60c包括端子614和端子616。
[0032]中心抽头202m连接到第二输入/输出端口 60c的高电势侧端子616。中心抽头202m是形成在初级线圈202中的初级第一绕组202a与初级第二绕组202b之间的中间连接点。
[0033]次级转换电路30是包括次级全桥电路300、第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d的次级电路。次级全桥电路300是包括变压器400的次级线圈302、次级磁耦合电抗器304、次级第一上臂U2、次级第一下臂/U2、次级第二上臂V2和次级第二下臂/V2的次级电力转换部分。这里，次级第一上臂U2、次级第一下臂/U2、次级第二上臂V2和次级第二下臂/V2中的每一个均是由例如N沟道型MOSFET和作为MOSFET的寄生元件的体二极管构成的切换元件。二极管可另外与MOSFET并联连接。
[0034]次级全桥电路300具有连接到第三输入/输出端口 60b的高电势侧端子618的次级正母线398和连接到第三输入/输出端口 60b和第四输入/输出端口 60d的低电势侧端子620的次级负母线399。
[0035]次级第一上臂U2与次级第一下臂/U2串联连接的次级第一臂电路307设置在次级正母线398与次级负母线399之间。次级第一臂电路307是可以通过次级第一上臂U2和次级第一下臂/U2的接通和关断之间的切换操作来执行电力转换操作的次级第一电力转换电路部分(次级U相电力转换电路部分)。另外，次级第二上臂V2与次级第二下臂/V2串联连接的次级第二臂电路311与次级第一臂电路307并行地设置在次级正母线3