电力转换电路的制作方法_2

文档序号:9329937阅读:来源:国知局
0是诸如用于电动车辆的电动发电机之类的组件,其输出动力并且执行电力的再生。
[0026]平流电容器(smoothing capacitor)40被连接在主电气路径11与高压电气路径13之间,并且第一、第二、第三和第四二极管31、32、33和34分别与开关元件21、22、23和24反并联地连接。在第一电气路径12上,第一电抗器25和作为第一直流电源的主电池10串联地连接,而在第二电气路径14上,第二电抗器26和作为第二直流电源的副电池20串联地连接。主电池10和副电池20中的每一者例如可以是诸如锂离子二次电池或镍氢电池之类的二次电池。
[0027]平流电容器40被连接到用于检测主电气路径11与高压电气路径13之间的高电压VH的高电压传感器46。进一步地,每个电池10、20被连接到检测电池10、20的电池电压(VBn VB2)的电池电压传感器41、43上。高压电气路径13、第一电气路径12和第二电气路径14分别被连接到分别检测通过电气路径13、12、14的电流的电流传感器45、42和44上。
[0028]如图1所示,控制器50包括用于执行运算处理的CPU 51、存储器52、以及设备/传感器接口 53。用于执行算术处理的CPU 51、存储器52、以及设备/传感器接口 53通过数据总线54相连以构成计算机。存储器52内部存储用于电力转换电路100的控制程序55、控制数据56、作为下面描述的故障判定单元的故障判定程序57、以及作为疏散模式(evacuat1n mode)操作单元的疏散模式操作程序58。需要指出,电力转换电路100中的上述开关元件21到24通过设备/传感器接口 53而被连接到控制器50,并且被配置为通过来自控制器50的指令执行操作。进一步地,电压传感器41、43、46以及电流传感器42、44、45的每个输出被通过设备/传感器接口 53而被输入到控制器50。
[0029]接下来参考图2A、2B、3A和3B。将描述该实施例中的电力转换电路100的正常操作。图2A、2B示出并联连接模式中的操作,其中主电池10和副电池20并联地连接以在负荷与主电池和副电池10、20之间传输电力。图3A、3B示出串联连接模式中的操作,其中主电池10和副电池20串联地连接以在负荷与主电池和副电池10、20之间传输电力。需要指出,在图2A、2B、3A、3B以及5A到7中,开关元件21到24中的每一者被示意性地示出为简单的接通/关断(0N/0FF)开关。还需要指出,与图1中的组件相同的组件通过与图1中的附图标记相同的附图标记来表示,不再重复与这些组件相关的描述。
[0030]在并联连接模式的操作中,控制器50通过在接通第二到第四开关元件22到24的同时关断第一开关元件21,使得如图2A所示那样建立两个电路61和62,从而将主电池10的电力存储在第一电抗器25中,并且将副电池20的电力存储在第二电抗器26中。然后,如图2B所示,控制器50接通第一、第二和第四开关元件21、22和24,并且关断第三开关元件23。如图2B所示,这样允许存储在第一电抗器25中的电力作为流过电路63的电流而被输出到负荷30,该电路通过以下方式形成:从第一电抗器25开始,经过第二和第一二极管32和31、高压电气路径13、负荷30、主电气路径11、第一电气路径12、主电池10,然后返回到第一电抗器25。进一步地,如图2B所示,存储在第二电抗器26中的电力作为流过电路64的电流而被输出到负荷30,该电路通过以下方式形成:从第二电抗器26开始,经过第一二极管31、高压电气路径13、负荷30、主电气路径11、第四二极管34、第二电气路径14、副电池20,然后返回到第二电抗器26。控制器50在图2A和2B所示的模式之间交替地变化以升高主电池10和副电池20的电压,并且向负荷30提供升压电压。
[0031 ] 另一方面,如图2B所示,来自负荷30的再生电力通过电路65而被充给主电池10,该电路通过以下方式形成:从负荷30开始,经过高压电气路径13、第一开关元件21、第二开关元件22、第一电气路径12、第一电抗器25、主电池10,主电气路径11,然后返回到负荷30 ;并且还通过电路66而被充给副电池20,该电路通过以下方式形成:从负荷30开始,经过高压电气路径13、第一开关元件21、第二电气路径14、第二电抗器26、副电池20、第四开关元件24、主电气路径11,然后返回到负荷30。
[0032]在图3A所示的串联连接模式的操作中,控制器50以类似于并联连接模式的操作的方式,通过在接通第二到第四开关元件22到24的同时关断第一开关元件21,来建立两个电路61和62,从而将主电池10的电力存储在第一电抗器25中,还将副电池20的电力存储在第二电抗器26中。然后,如图3B所示,控制器50接通第一和第三开关元件21和23,并且关断第二和第四开关元件22和24。这样允许存储在第二电抗器26中的电力作为流过电路67的电流而被输出到负荷30,该电路通过以下方式形成:从第一电抗器25开始,经过第三开关元件23、第二电气路径14、副电池20、第二电抗器26、第一二极管31、高压电气路径13、负荷30、主电气路径11、第一电气路径12、主电池10,然后返回到第一电抗器25,如图3B所示。控制器50在图3A和3B所示的模式之间交替地变化以升高跨并联连接的主电池10和副电池20的电压,并且向负荷30提供升压电压。
[0033]另一方面,如图3B所示,来自负荷30的再生电力通过电路68而被充给主电池10和副电池20,该电路通过以下方式形成:从负荷30开始,经过高压电气路径13、第一开关元件21、第二电气路径14、第二电抗器26、副电池20、第三二极管33、第一电气路径12、第一电抗器25、主电池10,主电气路径11,然后返回到负荷30。
[0034]接下来参考图4到7,下面将描述根据本发明的实施例的电力转换电路100的操作。控制器50以并联连接模式执行操作,如图4的步骤101和102所示,其中交替地重复以下动作:在接通第二到第四开关元件22到24的同时关断第一开关元件21 ;在关断第三开关元件23的同时接通第一、第二和第四开关元件21、22和24,如上面参考图2A和2B所述。
[0035]如图4中的步骤103所示,控制器50获取流过被连接到高压电气路径13上的电流传感器45(如图1所示)的电流,从而监视电力转换电路100,以便发现其中过电流的存在。当控制器50在图4中的步骤103没发现电力转换电路100中存在过电流时,操作返回到步骤101,控制器50以并联连接模式继续其操作。
[0036]现在,将描述在第三开关元件23正经受接通故障时执行的操作。同样在这种情况下,控制器50在接通第二到第四开关元件22到24的同时关断第一开关元件21,如图4中的步骤101所示以及图5A所示的那样。由于第三开关元件23被控制为接通,因此,第三开关元件23的接通故障会导致有问题的动作。然后,在图4中的下一步骤102,控制器50输出接通第一、第二和第四开关元件21、22和24并且关断第三开关元件23的指令,从而导致这样的情况:当第三开关元件23经受接通故障时,第一到第四开关元件21到24全部处于接通状态,如图5B所示。这样在高压电气路径13与主电气路径11之间建立起短路69,从而允许大电流从高压电气路径13流到主电气路径11,如图5B中的箭头所示。在图4中的步骤103,当从高压电气路径13中的电流传感器45获取的电流值超过预定的阈值时,控制器50判定电力转换电路100中存在过电流,因此停用电力转换电路100,如图4中的步骤104所示。
[0037]如图4中的步骤105所示,控制器50发出关断第一到第四开关元件21到24中的全部的指令。接下来,控制器50发出从平流电容器40释放电力的指令,如图4中的步骤106所示。当第三开关元件23未经受接通故障时,主电池和副电池10和20通过指令而完全被中断与平流电容器40的连接,并且高压电气路径13的电压也被相应地降为零。
[0038]另一方面,当第三开关元件23正经受接通故障时,主电池10通过电路70
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