电力转换装置以及电力转换方法
【专利说明】
[0001] 本发明基于2014年4月9日提交的日本专利申请No. 2014-080485主张优先权， 将包括说明书、附图以及摘要的全部公开内容引用到本文中。
技术领域
[0002] 本发明涉及电力转换装置以及电力转换方法。
【背景技术】
[0003] 已知有一种根据相位差巾来调整在包括多个初级侧端口的初级侧转换电路、与 包括多个次级侧端口且通过变压器与初级侧转换电路磁耦合的次级侧转换电路之间传输 的传输电力的电力转换装置（例如，参照日本特开2011 - 193713)。
[0004] 然而，根据相位差被调整的传输电力还受到传输效率影响。若传输效率变差，则 在初级侧转换电路与次级侧转换电路之间难以传输所希望的电力，导致各端口的电压有可 能降低。
【发明内容】
[0005] 鉴于此，本发明的一个方式用于抑制各端口的电压降低。
[0006] 根据一个方式，提供一种电力转换方法，电力转换装置具备构成于初级侧电路的 多个初级侧端口、和构成于通过变压器与上述初级侧电路磁耦合的次级侧电路的多个次级 侧端口，并通过变更上述初级侧电路的开关和上述次级侧电路的开关之间的相位差来调整 在上述初级侧电路与上述次级侧电路之间被传输的传输电力，该电力转换方法具有：将上 述相位差设定为计算值的步骤；判定是否从上述次级侧电路向上述初级侧电路传输电力的 步骤；基于上述初级侧电路的初级侧电力计算值以及上述次级侧电路的次级侧电力计算值 来计算传输效率的步骤；将上述相位差的调整值设定为将上述传输效率除以规定效率而得 到的值的步骤；判定上述调整值是否小于规定值的步骤；以及在上述调整值小于上述规定 值的情况下，将上述相位差设定为将上述计算值除以上述调整值而得到的值的步骤。
[0007] 根据一个方式，能够抑制各端口的电压降低。
【附图说明】
[0008] 以下通过参照附图，对本发明的特征、优点、本发明的示例性实施例的技术以及工 业意义会进行描述，相同的数字表示相同的要素，其中：
[0009] 图1是表示电力转换装置的构成例的图。
[0010] 图2是表示控制部的构成例的框图。
[0011] 图3是表示初级侧电路以及次级侧电路的开关例子的时序图。
[0012] 图4是表示控制部的构成例的框图。
[0013] 图5是表示电力转换方法的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0014] <电源装置101的构成>
[0015] 图1是表示作为电力转换装置的实施方式的电源装置101的构成例的框图。电源 装置101例如是具备电源电路10、控制部50、传感器部70的电源系统。电源装置101例如 是被搭载于汽车等车辆并对车载的各负载进行配电的系统。作为这样的车辆的具体例子， 可例举混合动力车、插电式混合动力车、电动汽车等。
[0016] 电源装置101例如具有连接初级侧高电压级负荷（例如，电动转向装置（EPS) 等）61a的第1输入输出端口 60a、和连接初级侧低电压级负荷（例如，电子控制装置（ECU)、 电子控制制动系统（ECB)等）61c以及初级侧低电压级电源（例如，辅机电池）62c的第2 输入输出端口 60c作为初级侧端口。初级侧低电压级电源62c向以与初级侧低电压级电源 62c相同的电压级（例如，12V级）动作的初级侧低电压级负荷61c供给电力。另外，初级 侧低电压级电源62c向以与初级侧低电压级电源62c不同的电压级（例如，比12V级高的 48V级）动作的初级侧高电压级负荷61a供给被构成于电源电路10的初级侧转换电路20 升压后的电力。作为初级侧低电压级电源62c的具体例，可列举铅蓄电池等二次电池。
[0017] 电源装置101例如具有连接次级侧高电压级负荷61b以及次级侧高电压级电源 (例如，主机电池）62b的第3输入输出端口 60b、和连接次级侧低电压级负荷61d的第4输 入输出端口 60d作为次级侧端口。次级侧高电压级电源62b向以与次级侧高电压级电源62b 相同的电压级（例如，比12V级以及48V级高的288V级）动作的次级侧高电压级负荷61b 供给电力。另外，次级侧高电压级电源62b向以与次级侧高电压级电源62b不同的电压级 (例如，比288V级低的72V级）动作的次级侧低电压级负荷61d供给被构成于电源电路10 的次级侧转换电路30降压后的电力。作为次级侧高电压级电源62b的具体例，可列举锂离 子电池等二次电池。
[0018] 电源电路10是具有上述4个输入输出端口，且具有从这4个输入输出端口中选择 任意2个输入输出端口来在这2个输入输出端口之间进行电力转换的功能的电力转换电 路。此外，具备电源电路10的电源装置101也可以是具有至少3个以上的多个输入输出端 口，且在至少3个以上的多个输入输出端口中的某2个输入输出端口间都能够转换电力的 装置。例如，电源电路10也可以是没有第4输入输出端口 60d的具有3个输入输出端口的 电路。
[0019] 端口电力Pa、Pc、Pb、Pd分别为第1输入输出端口 60a、第2输入输出端口 60c、第 3输入输出端口 60b、第4输入输出端口 60d中的输入输出电力（输入电力或者输出电力）。 端口电压Va、Vc、Vb、Vd分别是第1输入输出端口 60a、第2输入输出端口 60c、第3输入输 出端口 60b、第4输入输出端口 60d中的输入输出电压（输入电压或者输出电压）。端口电 流Ia、Ic、Ib、Id分别是第1输入输出端口 60a、第2输入输出端口 60c、第3输入输出端口 60b、第4输入输出端口 60d中的输入输出电流（输入电流或者输出电流）。
[0020] 电源电路10具备设置于第1输入输出端口 60a的电容器C1、设置于第2输入输出 端口 60c的电容器C3、设置于第3输入输出端口 60b的电容器C2、以及设置于第4输入输 出端口 60d的电容器C4。作为电容器C1、C2、C3、C4的具体例，可列举薄膜电容器、铝电解 电容器、陶瓷电容器、固体高分子电容器等。
[0021] 电容器C1被插入在第1输入输出端口 60a的高电位侧的端子613与第1输入输出 端口 60a以及第2输入输出端口 60c的低电位侧的端子614之间。电容器C3被插入在第 2输入输出端口 60c的高电位侧的端子616与第1输入输出端口 60a以及第2输入输出端 口 60c的低电位侧的端子614之间。电容器C2被插入在第3输入输出端口 60b的高电位 侧的端子618与第3输入输出端口 60b以及第4输入输出端口 60d的低电位侧的端子620 之间。电容器被插入在第4输入输出端口 60d的高电位侧的端子622与第3输入输出 端口 60b以及第4输入输出端口 60d的低电位侧的端子620之间。
[0022] 电容器C1、C2、C3、C4可以设置在电源电路10的内部，也可以设置在电源电路10 的外部。
[0023] 电源电路10是包含初级侧转换电路20和次级侧转换电路30而构成的电力转换 电路。其中，初级侧转换电路20和次级侧转换电路30经由初级侧磁耦合电抗器204以及 次级侧磁耦合电抗器304连接，并且，通过变压器400 (中央抽头式变压器）磁耦合。由第1 输入输出端口 60a以及第2输入输出端口 60c构成的初级侧端口、和由第3输入输出端口 60b以及第4输入输出端口 60d构成的次级侧端口经由变压器400连接。
[0024] 初级侧转换电路20是包含初级侧全桥电路200、第1输入输出端口 60a、和第2输 入输出端口 60c而构成的初级侧电路。初级侧全桥电路200是包含变压器400的初级侧线 圈202、初级侧磁耦合电抗器204、初级侧第1上臂U1、初级侧第1下臂/U1、初级侧第2上 臂VI、以及初级侧第2下臂/VI而构成的初级侧电力转换部。这里，初级侧第1上臂U1、初 级侧第1下臂/U1、初级侧第2上臂VI、以及初级侧第2下臂/VI分别是例如包含N沟道型 的M0SFET、和作为该M0SFET的寄生元件的体二极管而构成的开关元件。也可以与该M0SFET 以并联方式追加连接二极管。
[0025] 初级侧全桥电路200具有与第1输入输出端口 60a的高电位侧的端子613连接的 初级侧正极母线298、和与第1输入输出端口 60a以及第2输入输出端口 60c的低电位侧的 端子614连接的初级侧负极母线299。
[0026] 在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间，安装有将初级侧第1上臂U1 和初级侧第1下臂/U1串联连接而成的初级侧第1臂电路207。初级侧第1臂电路207是 能够通过初级侧第1上臂U1以及初级侧第1下臂/U1的接通断开的开关动作进行电力转 换动作的初级侧第1电力转换电路部（初级侧U相电力转换电路部）。并且，在初级侧正 极母线298与初级侧负极母线299之间，与初级侧第1臂电路207并联安装有将初级侧第 2上臂VI和初级侧第2下臂/VI串联连接而成的初级侧第2臂电路211。初级侧第2臂电 路211是能够通过初级侧第2上臂VI以及初级侧第2下臂/VI的接通断开的开关动作进 行电力转换动作的初级侧第2电力转换电路部（初级侧V相电力转换电路部）。
[0027] 在将初级侧第1臂电路207的中点207m与初级侧第2臂电路211的中点21lm连 接的桥接部分，设置有初级侧线圈202和初级侧磁耦合电抗器204。若对桥接部分更详细地 说明连接关系，则初级侧第1臂电路207的中点207m与初级侧磁耦合电抗器204的初级侧 第1电抗器204a的一端连接。而且，初级侧第1电抗器204a的另一端与初级侧线圈202的 一端连接。并且，初级侧线圈202的另一端与初级侧磁耦合电抗器204的初级侧第2电抗 器204b的一端连接。然后，初级侧第2电抗器204b的另一端与初级侧第2臂电路211的 中点211m连接。其中，初级侧磁耦合电抗器204包含初级侧第1电抗器204a、和以耦合系 数kl与初级侧第1电抗器204a磁耦合的初级侧第2电抗器204b而构成。
[0028] 中点207m是初级侧