电力转换装置以及电力转换方法
【专利说明】电力转换装置以及电力转换方法
[0001]本申请基于2014年4月10日提出的日本专利申请2014-081405号主张优先权，并在此引用其全部内容。
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Φ来对在包含初级侧端口的初级侧转换电路、与包含次级侧端口并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进行调整的电力转换装置(例如，参照日本特开2011 - 193713)。
[0004]在上述的电力转换装置中，以初级侧端口的电压与次级侧端口的电压的电压比恒定(基准值)为前提。
[0005]然而，若次级侧端口例如与混合动力车的高压蓄电池等连接，则次级侧端口的电压大幅变动(±50V以上)。由于电压比从基准值偏离，所以存在传输电力降低的可能性。
【发明内容】
[0006]鉴于此，本发明的一个方式提供对传输电力的降低进行抑制的技术。
[0007]根据一个方式，提供一种电力转换装置的电力转换方法，该电力转换装置具备:初级侧电路所具备的初级侧端口、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次级侧端口，并对上述初级侧电路的开关与上述次级侧电路的开关之间的相位差进行变更，来对在上述初级侧电路与上述次级侧电路之间传输的传输电力进行调整，通过与上述次级侧端口连接的DCDC转换器对上述次级侧端口的电压进行变更，该电力转换方法的特征在于，具有:监视上述初级侧端口的电压与上述次级侧端口的电压的电压比的步骤；判定上述电压比是否从基准值偏离规定值以上的步骤；以及在上述电压比从基准值偏离规定值以上的情况下，使上述D⑶C转换器工作的步骤。
[0008]根据一个方式，能够抑制传输电力的降低。
【附图说明】
[0009]以下，参照附图对本发明示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义进行说明，其中，相同的符号表示相同的元件，并且，其中:
[0010]图1是表示作为电力转换装置的实施方式的电源装置的构成例的框图。
[0011]图2是表示控制部的构成例的框图。
[0012]图3是表示初级侧电路以及次级侧电路的开关例的时序图。
[0013]图4是表示控制部的构成例的框图。
[0014]图5A是表示传输电力P与电压比M的关系的曲线图。
[0015]图5B是表示传输电力P与电压比M的关系的曲线图。
[0016]图6A是表示传输电力P与电压比M的关系的曲线图。
[0017]图6B是表示传输电力P与电压比M的关系的曲线图。
[0018]图7是表示电力转换方法的一个例子的流程图。
【具体实施方式】
[0019]<电源装置101的结构>
[0020]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是例如具备电源电路10、控制部50、传感器部70、以及升降压DCDC转换器80的电源系统。电源装置101例如是被搭载于汽车等车辆，且向车载的各负荷配电的系统。作为这样的车辆的具体例，可列举混合动力车、插电式混合动力车、电动汽车等。
[0021]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I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，辅机电池等)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。
[0022]电源装置101例如具有连接升降压ECDC转换器80、次级侧高电压级负荷61b以及次级侧高电压级电源(例如，主机电池等)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。
[0023]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。
[0024]端口电力Pa、Pc、Pb、Pd分别为第I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I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I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)。
[0025]电源电路10具备设置于第I输入输出端口 60a的电容器Cl、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。
[0026]电容器Cl被插入在第I输入输出端口 60a的高电位侧的端子613与第I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I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C4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。
[0027]电容器(:1、02、〇3、(:4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。
[0028]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I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。
[0029]初级侧转换电路20是包含初级侧全桥电路200、第I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I上臂U1、初级侧第I下臂/U1、初级侧第2上臂V1、以及初级侧第2下臂/Vl而构成的初级侧电力转换部。这里，初级侧第I上臂U1、初级侧第I下臂/U1、初级侧第2上臂V1、以及初级侧第2下臂/Vl分别是例如包含N沟道型的MOSFET、和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管而构成的开关元件。也可以与该MOSFET以并联方式追加连接二极管。
[0030]初级侧全桥电路200具有与第I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I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。
[0031]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I上臂Ul和初级侧第I下臂/Ul串联连接而成的初级侧第I臂电路207。初级侧第I臂电路207是能够通过初级侧第I上臂Ul以及初级侧第I下臂/Ul的接通断开的开关动作进行电力转换动作的初级侧第I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I臂电路207并联安装有将初级侧第2上臂Vl和初级侧第2下臂/Vl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Vl以及初级侧第2下臂/Vl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)。
[0032]在将初级侧第I臂电路207的中点207m与初级侧第2臂电路211的中点21 Im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I臂电路207的中点207m