转换装置的制作方法

文档序号:33390050发布日期:2023-03-08 10:23阅读:39来源:国知局
转换装置的制作方法

1.本公开涉及转换装置。


背景技术:

2.专利文献1例示了搭载于车辆的蓄电系统。该蓄电系统具有能够在串联与并联之间进行切换的多个蓄电模块、基于从外部充电器供给的电力而能对多个蓄电模块充电的车载充电器。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:日本特开2019-80473号公报


技术实现要素:

6.发明的概要
7.发明要解决的课题
8.专利文献1公开的蓄电系统在多个蓄电模块的并联切换之前,实施以多个蓄电模块间的电位差成为规定的阈值以下的方式使电力转换器动作的电压均衡化处理。然而,该蓄电系统在电压均衡化处理时,需要使电力经由一次侧的开关电路及电容器回流,由于在电容器流动有极大的脉动电流,因此需要电容器的大容量化。因此,该蓄电系统担心电容器的大型化、高成本化。
9.本公开的目的之一在于提供一种能抑制电容器的负荷并进行使第一蓄电池部的输出电压与第二蓄电池部的输出电压之差减少的动作的技术。
10.用于解决课题的方案
11.作为本公开之一的转换装置使用于电源系统,该电源系统具有:
12.电源装置,将第一蓄电池部与第二蓄电池部在串联连接与并联连接之间进行切换;
13.第一转换电路,对向直流端输入的直流电力进行转换而向交流端输出交流电力;
14.变压器,使与所述第一转换电路的所述交流端连接的第一线圈与多个第二线圈进行磁耦合;及
15.电容器,连接于所述第一转换电路的所述直流端,其中,
16.所述转换装置具备:
17.多个所述第一转换电路;
18.多个所述变压器,与多个所述第一转换电路分别连接;
19.多个第二转换电路;及
20.多个第三转换电路,
21.一个所述第二转换电路进行第一动作及第二动作,所述第一动作是对在一个所述变压器的一个所述第二线圈产生的交流电力进行转换而向所述第一蓄电池部输出直流电
力的动作,所述第二动作是对从所述第一蓄电池部输入的直流电力进行转换而使一个所述变压器的一个所述第二线圈产生交流电力的动作,
22.另一个所述第二转换电路进行第三动作及第四动作,所述第三动作是对在另一个所述变压器的一个所述第二线圈产生的交流电力进行转换而向所述第二蓄电池部输出直流电力的动作,所述第四动作是对从所述第二蓄电池部输入的直流电力进行转换而使另一个所述变压器的一个所述第二线圈产生交流电力的动作,
23.一个所述第三转换电路进行第五动作,所述第五动作是对向一个所述变压器的另一个所述第二线圈输入的交流电力进行转换而向共用路径输出直流电力的动作,
24.另一个所述第三转换电路进行第六动作,所述第六动作是对向另一个所述变压器的另一个所述第二线圈输入的交流电力进行转换而向所述共用路径输出直流电力的动作。
25.发明效果
26.作为本公开之一的转换装置能抑制电容器的负荷并进行使第一蓄电池部的输出电压与第二蓄电池部的输出电压之差减少的动作。
附图说明
27.图1是概略性地例示包含本公开的第一实施方式的电源系统的车载系统的框图。
28.图2是示意性地例示搭载有图1的车载系统的车辆的示意图。
29.图3是例示图1的电源系统中的电力转换部的一部分的具体结构的电路图。
30.图4是例示图1的电源系统中的电力转换部的一部分(与图3不同的部分)的具体结构的电路图。
31.图5是说明图1的电源系统中的外部充电时的动作的一例的说明图。
32.图6是例示基于控制装置的电压值差调整控制的流程的流程图。
33.图7是说明在图1的电源系统中进行第一充放电控制的状态的说明图。
34.图8是说明在图1的电源系统中一并进行第一放电控制和第二放电控制的状态的说明图。
35.图9是说明在图1的电源系统中进行第二充放电控制的状态的说明图。
具体实施方式
36.以下,列举并例示本公开的实施方式。需要说明的是,以下例示的〔1〕~〔7〕的特征在不矛盾的范围内也可以任意组合。
37.〔1〕一种转换装置,使用于电源系统,该电源系统具有:
38.电源装置,将第一蓄电池部与第二蓄电池部在串联连接与并联连接之间进行切换;
39.第一转换电路,对向直流端输入的直流电力进行转换而向交流端输出交流电力;
40.变压器,使与所述第一转换电路的所述交流端连接的第一线圈与多个第二线圈进行磁耦合;及
41.电容器,连接于所述第一转换电路的所述直流端,其中,
42.所述转换装置具备:
43.多个所述第一转换电路;
44.多个所述变压器,与多个所述第一转换电路分别连接;
45.多个第二转换电路;及
46.多个第三转换电路,
47.一个所述第二转换电路进行第一动作及第二动作,所述第一动作是对在一个所述变压器的一个所述第二线圈产生的交流电力进行转换而向所述第一蓄电池部输出直流电力的动作,所述第二动作是对从所述第一蓄电池部输入的直流电力进行转换而使一个所述变压器的一个所述第二线圈产生交流电力的动作,
48.另一个所述第二转换电路进行第三动作及第四动作,所述第三动作是对在另一个所述变压器的一个所述第二线圈产生的交流电力进行转换而向所述第二蓄电池部输出直流电力的动作,所述第四动作是对从所述第二蓄电池部输入的直流电力进行转换而使另一个所述变压器的一个所述第二线圈产生交流电力的动作,
49.一个所述第三转换电路进行第五动作,所述第五动作是对向一个所述变压器的另一个所述第二线圈输入的交流电力进行转换而向共用路径输出直流电力的动作,
50.另一个所述第三转换电路进行第六动作,所述第六动作是对向另一个所述变压器的另一个所述第二线圈输入的交流电力进行转换而向所述共用路径输出直流电力的动作。
51.〔1〕的转换装置在第一蓄电池部与第二蓄电池部串联连接时在第一蓄电池部的输出电压与第二蓄电池部的输出电压之差产生的情况下,利用不同的路径可进行第一蓄电池部的充电或放电与第二蓄电池部的充电或放电。由此,该转换装置能够进行使输出电压之差减少的动作。而且,该转换装置在利用不同的路径进行第一蓄电池部的充电或放电与第二蓄电池部的充电或放电的情况下,能抑制对于与第一转换电路的直流端连接的电容器的影响地进行。由此,该转换装置能抑制电容器的负荷并进行使第一蓄电池部的输出电压与第二蓄电池部的输出电压之差减少的动作。
52.〔2〕在上述的〔1〕记载的转换装置中,具有以下的特征的转换装置为〔2〕的转换装置。具备控制装置,所述控制装置控制多个所述第二转换电路及多个所述第三转换电路。在所述第一蓄电池部与所述第二蓄电池部串联连接的情况下,所述控制装置进行第一放电控制,所述第一放电控制是使一个所述第二转换电路进行所述第二动作并使一个所述第三转换电路进行所述第五动作的控制。所述控制装置进行第二放电控制,所述第二放电控制是使另一个所述第二转换电路进行所述第四动作并使另一个所述第三转换电路进行所述第六动作的控制。所述控制装置通过调整由所述第一放电控制产生的输出电流和由所述第二放电控制产生的输出电流而使所述第一蓄电池部的输出电压与所述第二蓄电池部的输出电压之差减少。
53.上述的〔2〕的转换装置能够分别进行从第一蓄电池部基于电力向共用路径放电的第一放电控制、基于来自第二蓄电池部的电力向共用路径放电的第二放电控制,能够分别调整放电电流。并且,该转换装置能够抑制电容器的负荷并进行第一放电控制及第二放电控制。
54.〔3〕在上述的〔1〕或〔2〕记载的转换装置中,具有以下的特征的转换装置为〔3〕的转换装置。一个所述第三转换电路至少进行第七动作,所述第七动作是对来自所述共用路径的直流电力进行转换而向一个所述变压器的另一个所述第二线圈输出交流电力的动作。另一个所述第三转换电路至少进行第八动作,所述第八动作是对来自所述共用路径的直流电
力进行转换而向另一个所述变压器的另一个所述第二线圈输出交流电力的动作。
55.上述的〔3〕的转换装置也能进行从共用路径侧经由一个第三转换电路、一个变压器、一个第二转换电路向第一蓄电池部供给电力的充电动作。而且,该转换装置也能进行从共用路径侧经由另一个第三转换电路、另一个变压器、另一个第二转换电路向第二蓄电池部供给电力的充电动作。并且,该转换装置能够抑制电容器的负荷并进行它们的充电动作。
56.〔4〕在上述的〔3〕记载的转换装置中,具有以下的特征的转换装置为〔4〕的转换装置。〔4〕的转换装置具备控制装置,所述控制装置控制多个所述第二转换电路及多个所述第三转换电路。所述控制装置选择性地进行第一充放电控制及第二充放电控制。上述第一充放电控制是在所述第一蓄电池部与所述第二蓄电池部串联连接的情况下,一并进行使一个所述第二转换电路进行所述第二动作并使一个所述第三转换电路进行所述第五动作的控制、使另一个所述第三转换电路进行所述第八动作并使另一个所述第二转换电路进行所述第三动作的控制的控制。上述第二充放电控制是一并进行使另一个所述第二转换电路进行所述第四动作并使另一个所述第三转换电路进行所述第六动作的控制、使一个所述第三转换电路进行所述第七动作并使一个所述第二转换电路进行所述第一动作的控制的控制。
57.上述的〔4〕的转换装置通过进行第一充放电控制,能够基于来自第一蓄电池部的电力对第二蓄电池部进行充电。而且,该转换装置通过进行第二充放电控制,能够基于来自第二蓄电池部的电力对第一蓄电池部进行充电。
58.〔5〕在上述的〔1〕~〔4〕中的任一项记载的转换装置中,具有以下的特征的转换装置为〔5〕的转换装置。〔5〕的转换装置具备控制装置,所述控制装置控制多个所述第二转换电路及多个所述第三转换电路。在所述第一蓄电池部的输出电压与所述第二蓄电池部的输出电压之差为一定值以上的情况下,所述控制装置使多个所述第二转换电路及多个所述第三转换电路进行使所述第一蓄电池部的输出电压与所述第二蓄电池部的输出电压之间的电压差减少的动作。
59.上述的〔5〕的转换装置在第一蓄电池部的输出电压与第二蓄电池部的输出电压之差为一定值以上的情况下,通过控制能够使输出电压的电压差减少。
60.〔6〕在上述的〔1〕~〔5〕中的任一项记载的转换装置中,具有以下的特征的转换装置为〔6〕的转换装置。〔6〕的转换装置具备切换部,所述切换部将所述第一蓄电池部及所述第二蓄电池部在串联连接与并联连接之间进行切换。所述切换部以所述第一蓄电池部的输出电压与所述第二蓄电池部的输出电压之差小于阈值为条件而从所述串联连接向所述并联连接切换。
61.上述的〔6〕的转换装置以第一蓄电池部的输出电压与第二蓄电池部的输出电压之差小于阈值为条件而将电源装置从串联连接向并联连接切换,因此能够防止在输出电压为阈值以上的状态下切换为并联连接的情况。
62.〔7〕在上述的〔1〕~〔6〕中的任一项记载的转换装置中,具有以下的特征的转换装置为〔7〕的转换装置。〔7〕的转换装置在所述共用路径连接蓄电部。
63.上述的〔7〕的转换装置能够利用不同的路径分别进行基于来自第一蓄电池部的电力向蓄电部放电的动作、基于来自第二蓄电池部的电力向蓄电部放电的动作。
64.《第一实施方式》
65.图1示出本公开的第一实施方式的转换装置10。转换装置10构成作为车辆用的电
源系统。
66.(电源系统的结构)
67.如图2所示,转换装置10作为搭载于车辆1的车载系统2的一部分使用。车辆1是搭载有转换装置10的车辆,例如是phev、ev等车辆。如图2那样,车载系统2包括电源系统3、高压负载4、辅机类负载6等。电源系统3具有转换装置10、低压蓄电池32、高压蓄电池34。车辆1具有连接端子,对于连接端子可电连接外部交流电源190(图1)。转换装置10如图1那样可在电连接有外部交流电源190的状态与未连接外部交流电源190的状态之间进行切换。
68.如图1那样,转换装置10具有电力控制装置12及开关部14。电力控制装置12具有电力转换部16及控制装置18。
69.转换装置10是在对于车辆1连接有外部交流电源190时,基于从外部交流电源190供给的交流电力能对高压蓄电池34及低压蓄电池32进行充电的系统。而且,转换装置10是在车辆行驶时可向高压负载4或辅机类负载6供给电力的系统。
70.图2所示的高压负载4是从高压蓄电池34接受电力供给而能动作的负载。高压负载4包括例如驱动部8和未图示的pcu(power control unit)。该pcu是将高压蓄电池34的输出电力转换成用于对驱动部8进行驱动的电力,并向驱动部8供给的装置。该pcu具备例如逆变器,由直流生成交流(例如三相交流),向驱动部8供给。驱动部8是主机类电动机等电气性的驱动装置。驱动部8是基于从高压蓄电池34供给的电力而赋予使车辆1的车轮旋转的驱动力的装置。
71.辅机类负载6是例如为了使发动机及电动机运转所需的附属设备。该附属设备例如是单元电动机、交流发电机及散热器冷却风扇等。辅机类负载6也可以包含电动动力转向系统、电动停车制动器、照明、雨刷驱动部、导航装置等。
72.在本说明书中,车辆行驶时包括车辆移动的状态,但是并不局限于车辆移动的状态。车辆行驶时也包括如果踩踏油门则车辆移动的状态。车辆行驶时包括车辆不移动而停止且向辅机类负载6的任一个或全部供给电力的状态。如果车辆1为phev,则车辆行驶时也包括发动机的怠速状态。
73.高压蓄电池34相当于电源装置的一例。高压蓄电池34是将第一蓄电池部34a与第二蓄电池部34b在串联连接与并联连接之间进行切换的电源装置。高压蓄电池34构成为能够充放电。高压蓄电池34输出用于对驱动部8进行驱动的高电压(例如,约300v)。高压蓄电池34的充满电时的输出电压比低压蓄电池32的充满电时的输出电压高。高压蓄电池34可以由锂离子电池构成,也可以由其他的种类的蓄电池构成。
74.低压蓄电池32相当于蓄电部的一例。低压蓄电池32构成为能够充放电。低压蓄电池32向辅机类负载6供给电力。低压蓄电池32可以由铅蓄电池构成,也可以由其他的种类的蓄电池构成。低压蓄电池32在充满电时输出规定电压(例如12v)。低压蓄电池32的高电位侧的电极电连接于共用路径62的一方的导电通路62a,低电位侧的电极电连接于另一方的导电通路62b。
75.控制装置18是对于车载系统2内的装置进行各种控制的装置。控制装置18可以由多个电子控制装置构成,也可以由单一的电子控制装置构成。控制装置18是能进行电力转换部16的控制的装置。具体而言,控制装置18能控制pfc(power factor correction:功率因数校正)转换器40、50、第一转换电路42、52、变压器48、58、第二转换电路44、54、第三转换
电路46、56。
76.开关部14具备多个开关14a、14b、14c。开关部14是将第一蓄电池部34a及第二蓄电池部34b在串联连接与并联连接之间进行切换的切换电路。开关部14在开关14a为接通状态且开关14b、14c为断开状态时将第一蓄电池部34a及第二蓄电池部34b串联连接。开关部14在开关14a为断开状态且开关14b、14c为接通状态时将第一蓄电池部34a及第二蓄电池部34b并联连接。开关部14由控制装置18控制。控制装置18对开关部14的切换进行控制,能进行使开关14a为接通状态并使开关14b、14c为断开状态的控制、使开关14a为断开状态并使开关14b、14c为接通状态的控制。开关部14及控制装置18相当于切换部的一例。
77.如果搭载转换装置10的车辆为ev,则通过图1、图2所示的结构而ev能行驶。如果搭载转换装置10的车辆为phev,则该车辆除了驱动部8之外还具备发动机。因此,如果车辆为phev,则通过发动机与驱动部8协调动作而phev能行驶。
78.电力转换部16主要具备pfc转换器40、50、第一转换电路42、52、变压器48、58、第二转换电路44、54、第三转换电路46、56。此外,电力转换部16具备噪声滤波器部91、92、94、96等。噪声滤波器部91、92、94、96是将路径的噪声除去的部分。
79.电力转换部16构成作为车载用的充电装置。电力转换部16作为obc(on board charger:车载充电机)发挥作用。电力转换部16在将处于车辆1的外部的外部交流电源190(例如商用电源)连接于车辆1的情况下,基于从外部交流电源190供给的电力,能进行对作为主电源发挥作用的高压蓄电池34进行充电的动作。电力转换部16在将外部交流电源190连接于车辆1的情况下,基于从外部交流电源190供给的电力也能进行对低压蓄电池32进行充电的动作。图3、图4例示关于电力转换部16的一部分的具体的电路。
80.pfc转换器40、50作为功率因数改善电路发挥作用,构成作为对交流电力与直流电力进行电力转换的双向ac/dc转换器。在图1中,pfc转换器40、50也称为双向ac/dc pfc。如图3那样,pfc转换器40包括电感器40a、40b、构成全桥电路的开关元件40c、40d、40e、40f。由开关元件40c、40d、40e、40f构成的全桥电路的两个输入端分别电连接于电感器40a、40b。该全桥电路的两个输出端电连接于电容器41的两端。pfc转换器40在外部充电时,根据从外部交流电源190向端子40m、40n输入的交流电压而生成直流电压,向电容器41的两端施加直流电压。pfc转换器40根据向电容器41的两端间施加直流电压的情况而向第一转换电路42的端子42m、42n间施加直流电压。
81.如图4那样,pfc转换器50成为与pfc转换器40相同的结构。pfc转换器50包括电感器50a、50b、开关元件50c、50d、50e、50f。由开关元件50c、50d、50e、50f构成的全桥电路的两个输入端分别电连接于电感器50a、50b。pfc转换器40在外部充电时,根据从外部交流电源190向端子50m、50n输入的交流电压而生成直流电压,向电容器51的两端间及第一转换电路52的端子52m、52n间施加直流电压。
82.如图3那样,电容器41电连接于作为第一转换电路42的直流端的一例的端子42m、42n。电容器41的一方的电极电连接于端子42m,电容器41的另一方的电极电连接于端子42n。
83.如图4那样,电容器41电连接于作为第一转换电路52的直流端的端子52m、52n。电容器51的一方的电极电连接于端子52m,电容器51的另一方的电极电连接于端子52n。
84.第一转换电路42、52作为dc/ac逆变器电路发挥作用。在图1中,第一转换电路42、
52分别也称为dc/ac全桥电路42、52。第一转换电路42作为将从pfc转换器40输入的直流电力转换成交流电力而输出的电力转换电路发挥作用。如图3那样,第一转换电路42包括构成全桥电路的开关元件42c、42d、42e、42f。由开关元件42c、42d、42e、42f构成的全桥电路的两个输出端子中的一方的端子42q电连接于第一变压器48的端部48m(线圈48a的两端)中的一方的端部。上述两个输出端子中的另一方的端子42r电连接于端部48m的另一方的端部。端子42q、42r相当于第一转换电路42的交流端的一例。第一转换电路42将从pfc转换器40向端子42m、42n输入的直流电压转换成交流电压而从端子42q、42r输出,将该交流电压向变压器48的第一线圈48a施加。
85.如图4那样,第一转换电路52成为与第一转换电路42相同的结构。第一转换电路52将由开关元件52c、52d、52e、52f构成的全桥电路的一方的输出端子52q电连接于变压器58的第一线圈58a的一方的端部,将另一方的端子52r电连接于线圈58a的另一方的端部。端子52q、52r相当于第一转换电路52的交流端的一例。第一转换电路52将从pfc转换器50向端子52m、52n输入的直流电压转换成交流电压而从端子52q、52r输出,将该交流电压向变压器58的第一线圈58a施加。
86.如图3、图4那样,多个变压器48、58分别连接于多个第一转换电路42、52。如图3那样,变压器48具备第一线圈48a、多个第二线圈48b、48c。第一线圈48a是与第一转换电路42的交流端电连接的线圈。第一线圈48a与多个第二线圈48b、48c磁耦合。在以下的说明中,变压器48也称为一个变压器48。第二线圈48b也称为一个第二线圈48b。第二线圈48c也称为另一个第二线圈48c。
87.如图4那样,变压器58具备第一线圈58a、多个第二线圈58b、58c。第一线圈58a是与第一转换电路52的交流端电连接的线圈。第一线圈58a与多个第二线圈58b、58c磁耦合。在以下的说明中,变压器58也称为另一个变压器58。第二线圈58b也称为一个第二线圈58b。第二线圈58c也称为另一个第二线圈58c。
88.第二转换电路44、54作为双向ac/dc转换器发挥作用,具有双向地转换交流电力与直流电力的功能。在图1中,第二转换电路44、54分别也称为ac/dc全桥电路44、54。
89.第二转换电路44相当于一个第二转换电路的一例,也称为一个第二转换电路44。第二转换电路44包含构成全桥电路的开关元件44c、44d、44e、44f和电容器44h。由开关元件44c、44d、44e、44f构成的全桥电路的一对端子中的一方电连接于第二线圈48b的一端,另一方电连接于第二线圈48b的另一端。第二转换电路44能进行对在变压器48的第二线圈48b产生的交流电力进行转换而向第一蓄电池部34a输出直流电力的第一动作。在第一动作时,向变压器48的端部48n(线圈48b的两端)施加的输出电压(交流电压)被转换成直流电压,该直流电压向端子44m、44n施加。端子44m是可与第一蓄电池部34a中的电位最高的电极电连接的导电通路。端子44n是可与第一蓄电池部34a中的电位最低的电极电连接的导电通路。需要说明的是,在端子44m、44n与第一蓄电池部34a之间也可以介有未图示的继电器、熔断器。第二转换电路44也进行对于从第一蓄电池部34a输入的直流电力进行转换而使变压器48的第二线圈48b产生交流电力的第二动作。在第二动作时,将向端子44m、44n施加的直流电压转换成交流电压,向变压器48的第二线圈48b施加。
90.第二转换电路54相当于另一个第二转换电路的一例,也称为另一个第二转换电路54。第二转换电路54成为与第二转换电路44相同的电路结构。第二转换电路54包括构成全
桥电路的开关元件54c、54d、54e、54f和电容器54h。由开关元件54c、54d、54e、54f构成的全桥电路的一对端子中的一方电连接于第二线圈58b的一端,另一方电连接于第二线圈58b的另一端。第二转换电路54能进行对于在变压器58的第二线圈58b产生的交流电力进行转换而向第二蓄电池部34b输出直流电力的第三动作。在第三动作时,将向变压器58的端部58n(线圈58b的两端)施加的输出电压(交流电压)转换成直流电压,将该直流电压向端子54m、54n施加。端子54m是可与第二蓄电池部34b中的电位最高的电极电连接的导电通路,端子54n是可与第二蓄电池部34b中的电位最低的电极电连接的导电通路。需要说明的是,在端子54m、54n与第二蓄电池部34b之间也可以介有未图示的继电器、熔断器。第二转换电路54也可进行对从第二蓄电池部34b输入的直流电力进行转换而使变压器58的第二线圈58b产生交流电力的第四动作。在第四动作时,将向端子54m、54n施加的直流电压转换成交流电压,而向变压器58的第二线圈58b施加。
91.第三转换电路46、56作为双向ac/dc转换器发挥作用,具有双向地转换交流电力与直流电力的功能。在图1中,第三转换电路46、56分别也称为ac/dc全桥电路46、56。
92.第三转换电路46相当于一个第三转换电路的一例,也称为一个第三转换电路46。第三转换电路46包括构成全桥电路的开关元件46c、46d、46e、46f和电容器46h。由开关元件46c、46d、46e、46f构成的全桥电路的一对端子中的一方电连接于第二线圈48c的一端,另一方电连接于第二线圈48c的另一端。第三转换电路46可进行对在变压器48的第二线圈48c产生的交流电力进行转换而向共用路径62输出直流电力的第五动作。在第五动作时,将向变压器48的端部48p(线圈48c的两端)施加的输出电压(交流电压)转换成直流电压,将该直流电压向端子46m、46n施加。端子46m是与共用路径62中的一方的导电通路62a电连接的端子,且是与低压蓄电池32中的电位最高的电极电连接的端子。端子46n是与共用路径62中的另一方的导电通路62b电连接的端子,且是与低压蓄电池32中的电位最低的电极电连接的端子。需要说明的是,在端子46m、46n与低压蓄电池32之间也可以介有未图示的继电器、熔断器。第三转换电路46也可进行对向共用路径62输入的直流电力进行转换而使变压器48的第二线圈48c产生交流电力的第七动作。在第七动作时,将向端子46m、46n施加的直流电压转换成交流电压,而向变压器48的第二线圈48c施加。
93.第三转换电路56相当于另一个第三转换电路的一例,也称为另一个第三转换电路56。第三转换电路56成为与第三转换电路46相同的电路结构。第三转换电路56包括构成全桥电路的开关元件56c、56d、56e、56f和电容器56h。由开关元件56c、56d、56e、56f构成的全桥电路的一对端子中的一方电连接于第二线圈58c的一端,另一方电连接于第二线圈58c的另一端。第三转换电路56可进行对在变压器58的第二线圈58c产生的交流电力进行转换而向共用路径62输出直流电力的第六动作。在第六动作时,将向变压器58的端部58p(线圈58c的两端)施加的输出电压(交流电压)转换成直流电压,将该直流电压向端子56m、56n施加。端子56m是与构成共用路径62的一方的导电通路62a电连接的端子,且是与低压蓄电池32中的电位最高的电极电连接的端子。端子56n是与构成共用路径62的另一方的导电通路62b电连接的端子,且是可与低压蓄电池32中的电位最低的电极电连接的导电通路。需要说明的是,在端子56m、56n与低压蓄电池32之间也可以介有未图示的继电器、熔断器。第三转换电路56也可进行对向共用路径62施加的直流电力进行转换而使变压器58的第二线圈58c产生交流电力的第八动作。在第八动作时,将向端子56m、56n施加的直流电压转换成交流电压,
而向变压器58的第二线圈58c施加。
94.(外部充电时的基本动作)
95.下面的说明是关于外部充电时的转换装置10的动作的说明。在外部充电时,转换装置10经由省略了图示的线缆等可与处于车辆的外部的作为电源的外部交流电源190电连接。对于车辆1(图2)连接外部交流电源190,当将外部交流电源190与转换装置10电连接时,例如,从低压蓄电池32向控制装置18供给电力。外部交流电源190电连接于转换装置10的情况的检测、及向控制装置18的电力供给的控制由与控制装置18不同的未图示的控制装置进行。
96.当根据外部交流电源190的连接而向控制装置18开始供给电力时,控制装置18使电力转换部16动作。具体而言,控制装置18以将来自外部交流电源190的交流电压转换成高压的直流电压而向第一蓄电池部34a供给的方式使pfc转换器40、第一转换电路42、第二转换电路44分别进行电力转换动作。这样,当在pfc转换器40、第一转换电路42、第二转换电路44的路径中作出电力转换动作(第一路径的转换动作)时,第一蓄电池部34a基于来自外部交流电源190的电力被充电(参照图5的箭头a)。此外,控制装置18以将来自外部交流电源190的交流电压转换成高压的直流电压而向第二蓄电池部34b供给的方式使pfc转换器50、第一转换电路52、第二转换电路54分别进行电力转换动作。这样,当在pfc转换器50、第一转换电路52、第二转换电路54的路径中作出电力转换动作(第二路径的转换动作)时,第二蓄电池部34b基于来自外部交流电源190的电力被充电(参照图5的箭头b)。
97.在基于来自外部交流电源190的电力而进行高压蓄电池34的充电的外部充电时,在第一蓄电池部34a与第二蓄电池部34b串联连接的情况下,通过上述的第一路径的转换动作对第一蓄电池部34a进行充电。并且,通过上述的第二路径的转换动作对第二蓄电池部34b进行充电。控制装置18通过控制能够使由于上述的第一路径的转换动作而向第一蓄电池部34a供给的输出电流增减。控制装置18也通过控制能够使由于上述的第二路径的转换动作而向第二蓄电池部34b供给的输出电流增减。即,控制装置18能够单独控制分别对于第一蓄电池部34a、第二蓄电池部34b的输出电流。
98.在第一蓄电池部34a与第二蓄电池部34b并联连接的情况下,根据上述的第一路径的转换动作及上述的第二路径的转换动作中的任一方的动作或两方的动作而对第一蓄电池部34a及第二蓄电池部34b进行充电。需要说明的是,将高压蓄电池34设为上述的串联连接的基础上的充电可以在第一充电条件成立时(例如,外部交流电源190的电压为相对高的800v时)进行。而且,将高压蓄电池34设为上述的并联连接的基础上的充电可以在第二充电条件成立时(例如,外部交流电源190的电压为相对低的400v时)进行。
99.在上述的外部充电时,也能够对低压蓄电池32进行充电。在该情况下,控制装置18也可以是以将来自外部交流电源190的交流电压转换成低压的直流电压而向低压蓄电池32供给的方式使pfc转换器40、第一转换电路42、第三转换电路46进行电力转换动作(第三路径的转换动作)(参照图5的箭头c)。或者,控制装置18也可以是以将来自外部交流电源190的交流电压转换成低压的直流电压而向低压蓄电池32供给的方式使pfc转换器50、第一转换电路52、第三转换电路56进行电力转换动作(第三路径的转换动作)(参照图5的箭头d)。
100.(串联连接时的通常动作)
101.控制装置18在高压蓄电池34为上述的串联连接时能够进行图6所示的电压值差调
整控制。例如,控制装置18也可以在车辆的起动开关成为接通状态的车辆起动中(例如,上述的车辆的行驶时)反复进行图6的控制。或者,控制装置18也可以在外部交流电源190与转换装置10电连接的情况下开始图6的控制。
102.控制装置18在开始了图6的控制的情况下,在步骤s1中,检测第一蓄电池部34a的输出电压值v1及第二蓄电池部34b的输出电压值v2。输出电压值v1及输出电压值v2的检测方法可采用检测车载蓄电池的输出电压的各种方法。控制装置18在步骤s1之后,在步骤s2中判定输出电压值v1与输出电压值v2之差是否为一定值α以上。控制装置18在步骤s2中判定为输出电压值v1与输出电压值v2之差为一定值α以上的情况下,在步骤s3中判定输出电压值v1是否比输出电压值v2大。
103.控制装置18在判定为输出电压值v1比输出电压值v2大的情况下,在步骤s4中使第二dcdc转换部的输出电流值的上限与当前相比下降,第一dcdc转换部的输出电流值的上限仍为当前的值。第一dcdc转换部是由第二转换电路44、变压器48、第三转换电路46构成的转换部,且是进行第一蓄电池部34a的充放电的转换部。第二dcdc转换部是由第二转换电路54、变压器58、第三转换电路56构成的转换部,且是进行第二蓄电池部34b的充放电的转换部。关于这里的输出电流,从第三转换电路46向低压蓄电池32流动电流时的电流值为第一dcdc转换部的正值的输出电流值,从低压蓄电池32向第三转换电路46流动电流时的电流值为负值的输出电流值。并且,从第三转换电路56向低压蓄电池32流动电流时的电流值是第二dcdc转换部的正值的输出电流值,从低压蓄电池32向第三转换电路56流动电流时的电流值是负值的输出电流值。在第二dcdc转换部的输出电流值的上限仍为当前的值,使第一dcdc转换部的输出电流值的上限与当前相比下降的情况下,以输出电压值v2接近输出电压值v1的方式调整第一蓄电池部34a及第二蓄电池部34b的充电电压。
104.控制装置18在步骤s4之后的步骤s6中,也可以一并进行使第二转换电路44进行上述的第二动作并使第三转换电路46进行上述的第五动作的控制、使第三转换电路56进行上述的第八动作并使第二转换电路54进行第三动作的控制。当这样进行第一充放电控制时,如图7那样,在第一dcdc转换部中,基于来自第一蓄电池部34a的电力进行向共用路径62供给直流电力的控制。并且,在第二dcdc转换部中,基于来自共用路径62的电力进行向第二蓄电池部34b供给直流电力的控制。
105.控制装置18在步骤s4之后的步骤s6中,也可以一并进行使第二转换电路44进行上述的第二动作并使第三转换电路46进行上述的第五动作的第一放电控制、使第二转换电路54进行上述的第四动作并使第三转换电路56进行上述的第六动作的第二放电控制。在该情况下,如图8那样,在第一dcdc转换部中,基于来自第一蓄电池部34a的电力进行向共用路径62供给直流电力的控制。并且,在第二dcdc转换部中,基于来自第二蓄电池部34b的电力进行向共用路径62供给直流电力的控制。在该情况下,使利用第一dcdc转换部向共用路径62输出的电流大于利用第二dcdc转换部向共用路径62输出的电流即可。即,控制装置18通过调整由第一放电控制产生的输出电流与由第二放电控制产生的输出电流,能够使第一蓄电池部34a的输出电压与第二蓄电池部34b的输出电压之差减少。
106.控制装置18在步骤s3中判定为输出电压值v1为输出电压值v2以下的情况下,在步骤s5中,使第一dcdc转换部的输出电流值的上限与当前相比下降,使第二dcdc转换部的输出电流值的上限仍为当前的值。在第一dcdc转换部的输出电流值的上限仍为当前的值,使
第二dcdc转换部的输出电流值的上限与当前相比下降的情况下,以使输出电压值v2接近输出电压值v1的方式调整第一蓄电池部34a及第二蓄电池部34b的充电电压。
107.控制装置18在步骤s5之后的步骤s6中,也可以一并进行使第二转换电路54进行上述的第四动作并使第三转换电路56进行上述的第六动作的控制、使第三转换电路46进行上述的第七动作并使第二转换电路44进行上述的第一动作的控制。当这样进行第二充放电控制时,如图9那样,在第二dcdc转换部中,基于来自第二蓄电池部34b的电力进行向共用路径62供给直流电力的控制。并且,在第一dcdc转换部中,基于来自共用路径62的电力进行向第一蓄电池部34a供给直流电力的控制。
108.控制装置18在步骤s5之后的步骤s6中,也可以一并进行使第二转换电路44进行上述的第二动作并使第三转换电路46进行上述的第五动作的第一放电控制、使第二转换电路54进行上述的第四动作并使第三转换电路56进行上述的第六动作的第二放电控制。在该情况下,如图8那样,在第一dcdc转换部中,基于来自第一蓄电池部34a的电力进行向共用路径62供给直流电力的控制。并且,在第二dcdc转换部中,基于来自第二蓄电池部34b的电力进行向共用路径62供给直流电力的控制。在该情况下,只要使利用第一dcdc转换部向共用路径62输出的电流小于利用第二dcdc转换部向共用路径62输出的电流即可。即,控制装置18通过调整由第一放电控制产生的输出电流和由第二放电控制产生的输出电流,能够使第一蓄电池部34a的输出电压与第二蓄电池部34b的输出电压之差减少。
109.这样,控制装置18在第一蓄电池部34a的输出电压值与第二蓄电池部34b的输出电压值之差为一定值α以上的情况下,使多个第二转换电路44、54及多个第三转换电路46、56进行使该输出电压值之差减少的动作。
110.控制装置18使步骤s4之后的步骤s6的控制或者步骤s5之后的步骤s6的控制持续至输出电压值v1与输出电压值v2之差小于一定值α为止,在输出电压值v1与输出电压值v2之差小于一定值α的情况下,解除通过步骤s4或步骤s5设定的上限电流值的设定。
111.(并联切换动作)
112.控制装置18也可以在高压蓄电池34为串联连接状态时,“从串联连接切换为并联连接的规定条件”成立的情况下,开始图6的控制。该情况也通过上述的流程进行图6的控制。“从串联连接切换为并联连接的规定条件”没有特别限定,可列举例如通过规定的充电方式(基于上述的400v输出的外部交流电源190进行充电的方式)进行充电的情况。在该情况下,控制装置18在图6的控制中步骤s1~s8的处理结束之后,只要在步骤s8之后将开关部14切换为并联连接即可。
113.在该情况下,相当于切换部的一例的控制装置18及开关部14以第一蓄电池部的输出电压与第二蓄电池部的输出电压之差小于阈值(一定值α)为条件而将高压蓄电池34从上述的串联连接向上述的所述并联连接切换。
114.(串联切换动作)
115.控制装置18在将高压蓄电池34从上述的并联连接切换为上述的串联连接的规定条件成立的情况下,通过使开关14a为接通状态并使开关14b、14c为断开状态而将第一蓄电池部34a及第二蓄电池部34b设为串联连接。“将高压蓄电池34从并联连接切换为串联连接的规定条件”没有特别限定,可列举例如通过规定的充电方式(基于上述的800v输出的外部交流电源190进行充电的方式)进行充电的情况、并联连接中的外部充电完成的情况等。
116.下面的说明关于第一实施方式的效果。
117.转换装置10在第一蓄电池部34a的输出电压与第二蓄电池部34b的输出电压之差产生的情况下,能通过不同的路径进行第一蓄电池部34a的充电或放电与第二蓄电池部34b的充电或放电。由此,该转换装置10能够进行减少输出电压之差的动作。而且,该转换装置10在通过不同的路径进行第一蓄电池部34a的充电或放电与第二蓄电池部34b的充电或放电的情况下,能抑制对于与第一转换电路42、52的直流端连接的电容器41、51的影响地进行。由此,该转换装置10能抑制电容器41、51的负荷,并进行使第一蓄电池部34a的输出电压与第二蓄电池部34b的输出电压之差减少的动作。
118.转换装置10能够分别进行从第一蓄电池部34a基于电力向共用路径62放电的第一放电控制、基于来自第二蓄电池部34b的电力向共用路径62放电的第二放电控制,能够分别调整放电电流。并且,该转换装置10能够抑制电容器41、51的负荷并进行第一放电控制及第二放电控制。
119.转换装置10也能进行从共用路径62侧经由一个第三转换电路46、一个变压器48、一个第二转换电路44向第一蓄电池部34a供给电力的充电动作。而且,该转换装置10也能进行从共用路径62侧经由另一个第三转换电路56、另一个变压器58、另一个第二转换电路54向第二蓄电池部34b供给电力的充电动作。并且,该转换装置10能够抑制电容器41、51的负荷并进行它们的充电动作。
120.转换装置10通过进行第一充放电控制,能够基于来自第一蓄电池部34a的电力对第二蓄电池部34b进行充电。而且,该转换装置10通过进行第二充放电控制,能够基于来自第二蓄电池部34b的电力对第一蓄电池部34a进行充电。
121.转换装置10能够在第一蓄电池部34a的输出电压与第一蓄电池部34a的输出电压之差为一定值以上的情况下通过控制使输出电压的电压差减少。
122.转换装置10以第一蓄电池部34a的输出电压与第二蓄电池部34b的输出电压之差小于阈值为条件能够将高压蓄电池34(电源装置)从串联连接向并联连接切换。由此,该转换装置10能够防止在输出电压为阈值以上的状态下切换为并联连接的情况。
123.转换装置10能够利用不同的路径分别进行基于来自第一蓄电池部34a的电力向低压蓄电池32(蓄电部)放电的动作、基于来自第二蓄电池部34b的电力向低压蓄电池32(蓄电部)放电的动作。
124.《其他的实施方式》
125.本公开没有限定为通过上述记述及附图说明的实施方式。例如,上述或后述的实施方式的特征在不矛盾的范围内能够进行所有组合。而且,上述或后述的实施方式的任意的特征也只要不是作为必须的特征明示就可以省略。此外,上述的实施方式也可以如下变更。
126.在上述的实施方式中,设置了两个第一转换电路,但是也可以设置三个以上的第一转换电路。在该情况下,只要分别对应于三个以上的第一转换电路而设置三个以上的变压器即可。并且,只要分别对应于三个以上的变压器而设置三个以上的第二转换电路及三个以上的第三转换电路即可。
127.需要说明的是,应考虑本次公开的实施方式在全部的点上为例示而不是限制性内容。本发明的范围没有限定为本次公开的实施方式,意图包含通过权利要求书公开的范围
内或与权利要求书等同的范围内的全部变更。
128.标号说明
129.1:车辆
130.2:车载系统
131.3:电源系统
132.4:高压负载
133.6:辅机类负载
134.8:驱动部
135.10:转换装置
136.12:电力控制装置
137.14:开关部
138.14a、14b、14c:开关
139.16:电力转换部
140.18:控制装置
141.32:低压蓄电池
142.34:高压蓄电池(电源装置)
143.34a:第一蓄电池部
144.34b:第二蓄电池部
145.40、50:pfc转换器
146.40a、40b:电感器
147.40c、40d、40e、40f:开关元件
148.40m、40n:端子
149.41、51:电容器
150.42、52:第一转换电路
151.42c、42d、42e、42f:开关元件
152.42m、42n:端子(直流端)
153.42q、42r:端子(交流端)
154.44、54:第二转换电路
155.44c、44d、44e、44f:开关元件
156.44h:电容器
157.44m、44n:端子
158.46、56:第三转换电路
159.46c、46d、46e、46f:开关元件
160.46h:电容器
161.46m、46n:端子
162.48、58:变压器
163.48a:第一线圈
164.48b、48c:第二线圈
165.48m:端部
166.48n:端部
167.48p:端部
168.50a、50b:电感器
169.50c、50d、50e、50f:开关元件
170.50m、50n:端子
171.52c、52d、52e、52f:开关元件
172.52m、52n:端子(直流端)
173.52q、52r:端子(交流端)
174.54c、54d、54e、54f:开关元件
175.54h:电容器
176.54m、54n:端子
177.56c、56d、56e、56f:开关元件
178.56h:电容器
179.56m、56n:端子
180.58a:第一线圈
181.58b、58c:第二线圈
182.58n:端部
183.58p:端部
184.62:共用路径
185.62a、62b:导电通路
186.91、92、94、96:噪声滤波器部
187.190:外部交流电源。
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