本發(fā)明涉及一種電源裝置，特別是涉及一種從高電壓的電池向低電壓的電池以及負(fù)載轉(zhuǎn)變并供給電力的電源裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，因?yàn)榈厍颦h(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，所以期待電動(dòng)汽車(chē)或插電式混合動(dòng)力汽車(chē)的普及。在這些汽車(chē)中，裝載了在行駛時(shí)向電動(dòng)機(jī)供給電力的主電池。在從商用的交流電源對(duì)該主電池進(jìn)行充電時(shí)，為了以更少的電力安全地進(jìn)行充電，需要具備將商用電源與主電池進(jìn)行絕緣的功能的電源裝置。對(duì)于該電源裝置謀求高變換效率。

在電動(dòng)汽車(chē)中裝載了在行駛過(guò)程中從高電壓的主電池向電子部件的輔機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載供給電力的絕緣型dc-dc變換器。由于主電池的電壓在從最大的滿充電時(shí)到最小的全放電時(shí)的期間變動(dòng)幅度大，因此謀求絕緣型dc-dc變換器在寬的動(dòng)作電壓范圍內(nèi)高效率地進(jìn)行動(dòng)作。但是在針對(duì)絕緣型dc-dc變換器的輸入電壓的寬度寬時(shí)，需要根據(jù)條件縮減開(kāi)關(guān)電源的控制占空比，因此變換效率有可能降低。

在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下結(jié)構(gòu)，以高效率地進(jìn)行電力變換為目的，將dc-dc變換器與絕緣型dc-dc變換器串聯(lián)連接，將絕緣型dc-dc變換器的變換比設(shè)為固定倍率，將第一(非絕緣型)dc-dc變換器設(shè)為可變倍率，從而提高變換器整體的變換效率。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2013-099069號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

一般的絕緣型dc-dc變換器在擴(kuò)大輸入電壓范圍時(shí)效率容易降低。但是，由于充放電主電池的電壓必然發(fā)生大的變動(dòng)，因此難以使絕緣型dc-dc變換器高效化。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)的使用了兩個(gè)dc-dc變換器的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)將變壓器的匝數(shù)比對(duì)輸入輸出電壓比產(chǎn)生影響的絕緣型變換器的變換倍率設(shè)為固定，來(lái)謀求提高變換器整體的效率。作為假定的控制，考慮通過(guò)非固定倍率的非絕緣型dc-dc變換器將大的輸入電壓范圍的變動(dòng)幅度變換為恒定的中間輸出電壓，通過(guò)固定倍率的絕緣型變換器得到最終輸出。

但是，由于與輔機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載還連接了低電壓的電池，因此實(shí)際上輸出側(cè)的電壓也發(fā)生變動(dòng)。針對(duì)通常12v的輸出，電壓變動(dòng)幅度的值例如為10.5v～15.5v左右，雖然比100v以上的主電池的變動(dòng)幅度小，但是如果看作相對(duì)的電壓變動(dòng)比則具有大的變動(dòng)幅度。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中沒(méi)有公開(kāi)與這樣的電壓變動(dòng)相對(duì)應(yīng)的控制的詳細(xì)內(nèi)容。另外，假設(shè)在與輸出相匹配地實(shí)施固定倍率的變換時(shí)，通過(guò)非絕緣型的dc-dc變換器輸出的中間輸出電壓發(fā)生大的變動(dòng)，因此難以實(shí)現(xiàn)當(dāng)初的目的，即實(shí)現(xiàn)對(duì)于大的輸入電壓范圍高效率的變換器。

本發(fā)明的目的在于提供一種從高電壓的主電池向輔機(jī)系統(tǒng)的連接了低電壓電池的負(fù)載變換并供給電力的效率高的電源裝置的控制方法。

解決課題的手段

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的電源裝置具備：dc-dc變換器，其向低壓線供給電力，斬波器，其輸入高電壓電池的電壓輸出要向所述dc-dc變換器輸入的鏈路電壓，根據(jù)所述低壓線的電壓來(lái)使所述鏈路電壓變化。

發(fā)明的效果

通過(guò)本發(fā)明，能夠提供一種輸入主電池的電壓向副電池以及負(fù)載供給電力的效率高的電源裝置。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1的電源裝置1和采用了該電源裝置1的電動(dòng)汽車(chē)100的電源系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。

圖2說(shuō)明實(shí)施例1的充電時(shí)的電源裝置1和電動(dòng)汽車(chē)100的潮流。

圖3說(shuō)明實(shí)施例1的行駛時(shí)的電源裝置1和電動(dòng)汽車(chē)100的潮流。

圖4是實(shí)施例1的電源裝置1a的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖5是實(shí)施例1的雙向dc-dc變換器的控制框圖以及絕緣型dc-dc變換器的控制框圖。

圖6是實(shí)施例2的鏈路電壓的目標(biāo)值與輸出電壓的關(guān)系圖。

圖7是實(shí)施例3的雙向dc-dc變換器3b的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖8是實(shí)施例3的雙向dc-dc變換器3c的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下，一邊參照附圖一邊詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

實(shí)施例1

圖1是本實(shí)施方式的電源裝置1和采用了該電源裝置1的電動(dòng)汽車(chē)100的電源系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。電源裝置1具備輸入主電池5的電壓輸出直流的鏈路電壓vlink的雙向dc-dc變換器3、輸入鏈路電壓vlink向負(fù)載供給電力的絕緣型dc-dc變換器4。

在被施加鏈路電壓vlink的配線上連接用于輸出與交流電源10絕緣的直流電壓的絕緣型ac-dc變換器2。另外，如上所述，在雙向dc-dc變換器3的輸出端子連接主電池5。并且，絕緣型dc-dc變換器4的輸出側(cè)與輔機(jī)系統(tǒng)的連接了低電壓電池6的負(fù)載7相連接。充電連接器101將交流電源10與電動(dòng)汽車(chē)100連接。

使用圖2來(lái)說(shuō)明充電時(shí)的電源裝置1和電動(dòng)汽車(chē)100的潮流(powerflow)。在充電時(shí)，絕緣型ac-dc變換器2輸入交流電源10的電力并輸出鏈路電壓vlink，雙向dc-dc變換器3輸入鏈路電壓vlink來(lái)對(duì)主電池5進(jìn)行充電。另外，在負(fù)載7消耗電力時(shí)，使絕緣型dc-dc變換器4進(jìn)行動(dòng)作從而從鏈路電壓vlink向負(fù)載7供給電力。如此在充電時(shí)，使用交流電源10的電力來(lái)進(jìn)行主電池5的充電和向負(fù)載7的電力供給。

使用圖3來(lái)說(shuō)明行駛時(shí)的電源裝置1和電動(dòng)汽車(chē)100的潮流。在行駛時(shí)，從主電池5經(jīng)由變換器102和逆變器103向動(dòng)力用電動(dòng)機(jī)104供給電力。雙向dc-dc變換器3輸入主電池5的電壓來(lái)輸出鏈路電壓vlink，使絕緣型dc-dc變換器4進(jìn)行動(dòng)作來(lái)從鏈路電壓vlink向負(fù)載7供給電力。如此在行駛時(shí)，使用主電池5的電力來(lái)向負(fù)載7進(jìn)行電力供給。

圖4是本實(shí)施方式的電源裝置1a的電路結(jié)構(gòu)圖。絕緣型ac-dc變換器2a輸入交流電源10的電力，向節(jié)點(diǎn)nd1與節(jié)點(diǎn)nd2之間輸出與交流電源10絕緣的鏈路電壓vlink。電源裝置1a與該絕緣型ac-dc變換器2a連接。

雙向dc-dc變換器3a在充電時(shí)輸入節(jié)點(diǎn)nd1與節(jié)點(diǎn)nd2之間的鏈路電壓vlink來(lái)對(duì)主電池5充電，在行駛時(shí)從主電池5輸出鏈路電壓vlink。絕緣型dc-dc變換器4a輸入鏈路電壓vlink來(lái)向負(fù)載7供給電力。控制單元11控制雙向dc-dc變換器3a以及絕緣型dc-dc變換器4a。雙向dc-dc變換器3a作為輸入高電壓的主電池5的電壓輸出鏈路電壓vlink的斬波器發(fā)揮功能。

雙向dc-dc變換器3a具備在端子tm1與端子tm2之間連接的平滑電容c3、在端子tm1與端子tm2之間串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件q1以及開(kāi)關(guān)元件q2、在該開(kāi)關(guān)元件q2的兩端之間串聯(lián)連接的平滑電感器l2以及平滑電容器c4。平滑電容器c4連接在端子tm3與端子tm4之間。

在端子tm1與端子tm2之間連接了鏈路電壓vlink，在端子tm3與端子tm4之間連接了主電池5。在開(kāi)關(guān)元件q1和q2上分別連接了二極管d1和d2。

絕緣型dc-dc變換器4a在節(jié)點(diǎn)nd1與節(jié)點(diǎn)nd2之間連接的平滑電容器c5的兩端之間輸入鏈路電壓vlink，向連接在平滑電容c6的兩端之間的負(fù)載7供給電力。

另外，絕緣型dc-dc變換器4a具備諧振電感器lr10、與該諧振電感器lr10串聯(lián)連接的匝線n10、將匝線n11以及匝線n12磁耦合的變壓器t10。在此，也有通過(guò)變壓器t10的漏電感或配線電感來(lái)省略諧振電感器lr10的情況。

全電橋連接的開(kāi)關(guān)元件h1～h4使用平滑電容器c5的電壓向匝線n10施加電壓。經(jīng)由匝線n10以及變壓器t10在匝線n11以及匝線n12中產(chǎn)生的電壓經(jīng)由二極管ds1以及二極管ds2施加給平滑電感器l3。通過(guò)施加給平滑電感器l3的電壓，在平滑電感器l3中流動(dòng)電流，通過(guò)平滑電容器c6使電壓平滑，然后將該電壓輸出給負(fù)載7。此外，與開(kāi)關(guān)元件h1～h4分別并聯(lián)連接二極管dh1～dh4。

在使用了mosfet來(lái)作為分別與二極管ds1以及二極管ds2逆并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件s1和開(kāi)關(guān)元件s2時(shí)，在二極管ds1以及二極管ds2導(dǎo)通的期間使開(kāi)關(guān)元件s1和開(kāi)關(guān)元件s2成為接通狀態(tài)，由此能夠執(zhí)行將二極管ds1以及二極管ds2的電流分流到開(kāi)關(guān)元件s1和開(kāi)關(guān)元件s2來(lái)降低損失的同步整流。

與開(kāi)關(guān)元件q1～q2、開(kāi)關(guān)元件h1～h4、開(kāi)關(guān)元件s1以及開(kāi)關(guān)元件s2分別逆并聯(lián)連接了二極管d1～d2、二極管dh1～dh4、二極管ds1、二極管ds2。在這里，當(dāng)使用了mosfet來(lái)作為開(kāi)關(guān)元件q1～q2、開(kāi)關(guān)元件h1～h4、開(kāi)關(guān)元件s1和開(kāi)關(guān)元件s2時(shí)，能夠利用mosfet的寄生二極管來(lái)作為二極管d1～d2、二極管dh1～dh4、二極管ds1和二極管ds2。另外，具有能夠?qū)⒉⒙?lián)連接的平滑電容器c2、平滑電容器c3、平滑電容器c5中的兩個(gè)省略的情況。

開(kāi)關(guān)元件q1～q2、開(kāi)關(guān)元件h1～h4、開(kāi)關(guān)元件s1和開(kāi)關(guān)元件s2通過(guò)控制單元11來(lái)控制。在控制單元11上連接了檢測(cè)鏈路電壓vlink的電壓傳感器23、檢測(cè)平滑電容器c4的電壓即主電池5的電壓的電壓傳感器24、檢測(cè)絕緣型dc-dc變換器4a的輸出電壓的電壓傳感器25、檢測(cè)平滑電感器l2的電流即主電池5的電流的電流傳感器33、檢測(cè)絕緣型dc-dc變換器4a的輸出電流的電流傳感器34。

另外，絕緣型dc-dc變換器4a通過(guò)使開(kāi)關(guān)元件h1(h2)與開(kāi)關(guān)元件h4(h3)都成為接通狀態(tài)的期間的時(shí)間比例(以下稱(chēng)為占空比)變化，來(lái)調(diào)整向匝線10施加電壓的時(shí)間比例從而控制輸出。越增加占空比輸出功率變得越大。如果使開(kāi)關(guān)元件h1(h2)與開(kāi)關(guān)元件h4(h3)同時(shí)接通斷開(kāi)，則占空比為最大。

在絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓降低時(shí)，能夠通過(guò)增加占空比來(lái)抑制輸出功率的降低。然而，當(dāng)絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓進(jìn)一步降低時(shí)，即使將占空比設(shè)為最大也無(wú)法獲得期望的輸出功率。為了在絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓低的條件下也獲得期望的輸出功率，將變壓器t10的匝數(shù)比(匝線n11的匝數(shù)/匝線n10的匝數(shù)、匝線n12的匝數(shù)/匝線n10的匝數(shù))增大即可。如果將變壓器t10的匝數(shù)比增大，則在絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓低時(shí)也在匝線n11以及匝線n12中產(chǎn)生高電壓，因此能夠容易獲得大的輸出功率。

然而，如果這樣增大變壓器t10的匝數(shù)比，則在絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓變高時(shí)，在匝線n11以及匝線n12中產(chǎn)生更高的電壓。例如，當(dāng)絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓為450v時(shí)，如果使匝線n10的匝數(shù):匝線n11的匝數(shù):匝線n12的匝數(shù)＝22:1:1(以下稱(chēng)為情況a)，則在次級(jí)側(cè)施加的電壓約為41v。

另一方面，將絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓范圍設(shè)為170v～450v，為了在最小的170v時(shí)獲得相同程度的施加電壓，通過(guò)增大匝數(shù)比為匝線n10的匝數(shù):匝線n11的匝數(shù):匝線n12的匝數(shù)＝9:1:1(以下稱(chēng)為情況b)，相對(duì)于變壓器t10的初級(jí)側(cè)的電壓為170v，在變壓器t10的次級(jí)側(cè)獲得37.8v的施加電壓。但是以該匝數(shù)比，相對(duì)于變壓器t10的初級(jí)側(cè)的電壓450v，變壓器t10的次級(jí)側(cè)電壓大幅上升為100v。因此，對(duì)開(kāi)關(guān)元件s1以及開(kāi)關(guān)元件s2、二極管ds1、二極管ds2施加的電壓也增高，作為開(kāi)關(guān)元件s1以及開(kāi)關(guān)元件s2、二極管ds1以及二極管ds2需要高耐壓的元件。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)元件或二極管的耐壓增高時(shí)損失也增大。因此，絕緣型dc-dc變換器4a在增大其輸入電壓范圍時(shí)，損失增加從而效率容易降低

另外，在情況a時(shí)，最大負(fù)載時(shí)的與變壓器t10的初級(jí)側(cè)相連接的開(kāi)關(guān)元件的占空比能夠使用70～85％左右的高數(shù)值，在情況b時(shí)針對(duì)170v的輸入電壓使用高的占空比，但是在450v的輸入時(shí)對(duì)次級(jí)側(cè)施加相對(duì)高的電壓，因此只能通過(guò)30～40％左右的低占空比來(lái)動(dòng)作，存在峰值電流以及實(shí)效電流值上升，開(kāi)關(guān)時(shí)的效率降低這樣的問(wèn)題。

在這里，本實(shí)施方式的電源裝置1a具備雙向dc-dc變換器3a，能夠與主電池5的電壓范圍相比縮小鏈路電壓vlink的電壓范圍。

雙向dc-dc變換器3a在從交流電源10對(duì)主電池5進(jìn)行充電時(shí)使開(kāi)關(guān)元件q1進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作從而將從端子tm1與端子tm2之間輸入的電力輸出到端子tm3與端子tm4之間。另外，在從主電池5向負(fù)載7供給電力時(shí)，使開(kāi)關(guān)元件q2進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作從而將從端子tm3與端子tm4之間輸入的電力輸出到端子tm1與端子tm2之間。此時(shí)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)元件q1以及開(kāi)關(guān)元件q2的接通時(shí)間比例，能夠?qū)㈡溌冯妷簐link維持為在主電池5的電壓以上的范圍內(nèi)自由的電壓值，例如大體恒定的電壓。

另外，如果分別將開(kāi)關(guān)元件q1固定在接通狀態(tài)，將開(kāi)關(guān)元件q2固定在斷開(kāi)狀態(tài)則成為直通動(dòng)作，能夠在端子tm1-端子tm2之間和端子tm3-端子tm4之間經(jīng)由平滑電感器l2實(shí)質(zhì)性地短路。當(dāng)執(zhí)行該直通動(dòng)作時(shí)，由于不使開(kāi)關(guān)元件q1以及開(kāi)關(guān)元件q2進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，因此能夠抑制開(kāi)關(guān)損失和平滑電感器l2的鐵芯損耗，同時(shí)將鏈路電壓vlink維持在與主電池5的電壓大致相等的電壓值。

通過(guò)該雙向dc-dc變換器3a，能夠相比于主電池5的電壓范圍縮小鏈路電壓vlink的電壓范圍，因此在從交流電源10對(duì)主電池5充電時(shí)能夠相對(duì)地縮小絕緣型ac-dc變換器2a的輸出電壓范圍，因此能夠抑制效率降低。另外，在從主電池5向負(fù)載7供給電力時(shí)能夠相對(duì)地縮小絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓范圍縮，因此能夠抑制效率降低。因此，本實(shí)施方式的電源裝置1a能夠高效率地從交流電源10對(duì)主電池5進(jìn)行充電，另外能夠高效率地從主電池5向負(fù)載7供給電力。

使用圖5對(duì)雙向dc-dc變換器3a以及絕緣型dc-dc變換器4a各自用于控制電流、電壓以及功率的基本控制塊的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

絕緣型dc-dc變換器4a的控制塊13針對(duì)作為目標(biāo)的輸出電壓vref2，通過(guò)由電壓傳感器25檢測(cè)出的低壓線的電壓vout進(jìn)行pi反饋控制。并且，控制塊13針對(duì)通過(guò)pi反饋控制獲得的控制電流iref2，還通過(guò)由電流傳感器34檢測(cè)出的電流idc2進(jìn)行pi反饋控制。并且，控制塊13使用通過(guò)pi反饋控制獲得的控制值即占空比2，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)生成塊輸出各開(kāi)關(guān)元件的控制脈沖。

同樣地，雙向dc-dc變換器3a的控制塊12針對(duì)作為目標(biāo)的輸出電壓vref1，通過(guò)由電壓傳感器23檢測(cè)出的電壓vlink進(jìn)行一般的pi反饋控制。并且，控制塊12針對(duì)通過(guò)pi反饋控制獲得的控制電流iref1，還通過(guò)由電流傳感器33檢測(cè)出的電流idc1進(jìn)行pi反饋控制。并且控制塊12使用通過(guò)pi反饋控制獲得的控制值即占空比1，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)生成塊輸出各開(kāi)關(guān)元件的控制脈沖。

控制塊12還具備目標(biāo)電壓設(shè)定塊14。目標(biāo)電壓設(shè)定塊14對(duì)于作為目標(biāo)的目標(biāo)輸出電壓vref1，針對(duì)絕緣型dc-dc變換器4a的輸出電壓vout運(yùn)算根據(jù)變壓器t10的匝數(shù)比而設(shè)想的輸入電壓vref1′，并與通過(guò)電壓傳感器24檢測(cè)出的主電池5的電池電壓vb1進(jìn)行比較，當(dāng)vref1′＞vb1時(shí)，將目標(biāo)電壓vref1′設(shè)定為輸入電壓vref的電壓值。由此，在雙向變換器3a進(jìn)行升壓動(dòng)作時(shí)，通過(guò)對(duì)后級(jí)的絕緣型dc-dc變換器4a的輸入運(yùn)算以及設(shè)定最佳的鏈路電壓vlink，能夠抑制升壓比來(lái)謀求高效化。

另一方面，當(dāng)vref1′＜vb1時(shí)，雙向dc-dc變換器3a不對(duì)應(yīng)于降壓模式的動(dòng)作，因此基于目標(biāo)電壓設(shè)定塊14內(nèi)的選擇器的結(jié)果，進(jìn)行使開(kāi)關(guān)元件q1為接通狀態(tài)，使開(kāi)關(guān)元件q2為斷開(kāi)狀態(tài)的直通動(dòng)作。如上所述當(dāng)執(zhí)行直通動(dòng)作時(shí)，由于不使開(kāi)關(guān)元件q1以及開(kāi)關(guān)元件q2進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，因此能夠抑制開(kāi)關(guān)損失和平滑電感器l2的鐵芯損耗，同時(shí)能夠?qū)㈡溌冯妷簐link維持在與主電池5的電壓大致相等的電壓值。

在此，在控制塊12和控制塊13中分別輸入絕緣型dc-dc變換器4a的輸出電壓vout來(lái)作為控制變量。絕緣型dc-dc變換器4a進(jìn)行反饋控制，使得相對(duì)于作為輸入電壓的鏈路電壓vlink輸出電壓vout成為恒定，雙向dc-dc變換器3a對(duì)鏈路電壓vlink進(jìn)行反饋控制使其與根據(jù)輸出電壓vout設(shè)定的輸入電壓vref1′一致。

在雙向dc-dc變換器3a和雙向dc-dc變換器4a的控制響應(yīng)速度接近的情況下，針對(duì)輸出電壓vout的變動(dòng)的雙向dc-dc變換器3a和絕緣型dc-dc變換器4a的響應(yīng)使輸出不穩(wěn)定，根據(jù)條件雙向dc-dc變換器3a和絕緣型dc-dc變換器4a的輸出有可能會(huì)振蕩，因此通過(guò)將根據(jù)輸出電壓vout決定目標(biāo)輸出電壓vref1′的應(yīng)答速度延遲，使得控制更加穩(wěn)定。

作為具體的例子，運(yùn)算一定期間的輸出電壓vout的平均，并輸入到控制塊14，由此能夠抑制負(fù)載的急劇變化等導(dǎo)致的輸出電壓vout的變動(dòng)，同時(shí)能夠設(shè)定最佳的鏈路電壓vlink。

如上所述，通過(guò)如本實(shí)施方式的電源裝置1a那樣導(dǎo)入高電壓的鏈路電壓vlink，并且該鏈路電壓vlink根據(jù)后級(jí)的絕緣型dc-dc變換器4a的輸出進(jìn)行變動(dòng)，能夠在大的輸入范圍內(nèi)提高變換器整體的效率。特別是在前級(jí)的變換器通過(guò)升壓模式輸出鏈路電壓時(shí)，能夠獲得降低升壓變換器的損耗的效果。

實(shí)施例2

第二實(shí)施方式的電源裝置的基本結(jié)構(gòu)與圖1至圖5所說(shuō)明的第一實(shí)施例相同，在圖5中的反映輸出電壓vout的值來(lái)控制鏈路電壓vlink的控制塊14的部分，如圖6所示，對(duì)于從輸出電壓vout導(dǎo)出的輸入電壓vref1′的值設(shè)定下限值。即，在輸出電壓vout成為閾值vth以下時(shí)，進(jìn)行將鏈路電壓vlink的輸入電壓vref1′的值固定為下限鏈路電壓vlinkl從而不會(huì)成為其以下的控制。通過(guò)設(shè)定高電壓的鏈路電壓vlink，可通過(guò)縮小絕緣型dc-dc變換器4a的輸入電壓范圍而獲得效率提高的效果，在將輸出電壓vout與輸入電壓vref1′的相關(guān)設(shè)為單純的比例關(guān)系時(shí)，輸出電壓vout的變動(dòng)幅度大，在該電壓降低時(shí)輸入電壓vref1′的值也降低。

在對(duì)鏈路電壓vlink的目標(biāo)值采用降低后的輸入電壓vref1′時(shí)，向絕緣型dc-dc變換器4a的變壓器t10的次級(jí)側(cè)的施加電壓降低，對(duì)于要求的輸出功率輸出電流相對(duì)增大，因此有可能峰值電流以及實(shí)效電流值上升使得開(kāi)關(guān)時(shí)的效率降低。因此，根據(jù)要求的輸出功率與電流之間的關(guān)系，在需要抑制絕緣型dc-dc變換器4a的電流時(shí)，如圖6所示對(duì)輸入電壓vref1′設(shè)定下限值是有效的。

此外，將達(dá)到下限值之前的輸出電壓vout與輸入電壓vref1′之間的關(guān)系設(shè)為比例關(guān)系，但并非必須是線性的關(guān)系。根據(jù)負(fù)載的響應(yīng)特性，即便使電壓降低時(shí)和電壓增加時(shí)的值具有寬度，即賦予遲滯特性的情況，對(duì)于謀求變換器的效率提高和動(dòng)作穩(wěn)定也是有效的。

實(shí)施例3

圖7是在圖4所示的本實(shí)施方式的電源裝置1a中，將相當(dāng)于雙向dc-dc變換器3a的部分置換為與雙向的升降壓對(duì)應(yīng)的電路而得到的雙向dc-dc變換器3b的電路圖。

雙向dc-dc變換器3b具備連接在端子tm1與端子tm2之間的平滑電容c3、在端子tm1與端子tm2之間串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件q5以及開(kāi)關(guān)元件q6、在該開(kāi)關(guān)元件q6的兩端間串聯(lián)連接的平滑電感器l21以及開(kāi)關(guān)元件q8、在該開(kāi)關(guān)元件q8的兩端間串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件q7以及平滑電容c4。

在平滑電容器c4的兩端間連接端子tm3與端子tm4。在端子tm1與端子tm2之間連接了鏈路電壓vlink，在端子tm3與端子tm4之間連接主電池5。

該雙向dc-dc變換器3b構(gòu)成h電橋電路，不依靠鏈路電壓vlink與主電池5的電壓的大小關(guān)系，能夠?qū)㈡溌冯妷簐link控制為自由的電壓值。當(dāng)然，如果分別將開(kāi)關(guān)元件q5以及開(kāi)關(guān)元件q7固定為接通狀態(tài)，將開(kāi)關(guān)元件q6以及開(kāi)關(guān)元件q8固定為斷開(kāi)狀態(tài)，則能夠與實(shí)施例2的雙向dc-dc變換器3a同樣地實(shí)施直通動(dòng)作。與開(kāi)關(guān)元件q5～q8分別逆并聯(lián)連接了二極管d1～d4。

此外，在主電池5的電壓始終高于鏈路電壓vlink時(shí)，能夠?qū)㈦p向dc-dc變換器3b替換為圖8所示的雙向dc-dc變換器3c。雙向dc-dc變換器3c具備連接在端子tm1與端子tm2之間的平滑電容器c3、在端子tm1與端子tm2之間串聯(lián)連接的平滑電感器l22以及開(kāi)關(guān)元件q8、在該開(kāi)關(guān)元件q8的兩端間串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件q7以及平滑電容器c4。平滑電容器c4的兩端間連接在端子tm3-tm4之間。

該雙向dc-dc變換器3c能夠比雙向dc-dc變換器3b簡(jiǎn)化，同時(shí)能夠應(yīng)對(duì)高的主電池5的電壓。當(dāng)然，如果分別將開(kāi)關(guān)元件q7固定為接通狀態(tài)，將開(kāi)關(guān)元件q8固定為斷開(kāi)狀態(tài)，則能夠?qū)嵤┲蓖▌?dòng)作。

在使用了雙向dc-dc變換器3b和雙向dc-dc變換器3c中的任意一個(gè)時(shí)，根據(jù)最恰當(dāng)?shù)胤从沉私^緣型dc-dc變換器4a的輸出電壓vout的鏈路電壓vlink來(lái)進(jìn)行控制，能夠降低各變換器的損耗，提高整體的效率。

以上，如通過(guò)實(shí)施例1～3進(jìn)行說(shuō)明的那樣，各個(gè)實(shí)施方式的電源裝置在根據(jù)輸出電壓控制的直流的鏈路電壓與主電池之間具備雙向dc-dc變換器，在從主電池向負(fù)載供給電力時(shí)，生成與主電池相比電壓范圍窄的鏈路電壓來(lái)提供給絕緣型dc-dc變換器。此時(shí)，本實(shí)施方式的電源裝置也可以具備絕緣型ac-dc變換器而沒(méi)有充電功能。例如，在本實(shí)施方式的電源裝置中，雙向dc-dc變換器可以是僅與主電池的放電對(duì)應(yīng)的單向的dc-dc變換器。

另外，在圖4中作為絕緣型dc-dc變換器4a而表示的電路只是用于說(shuō)明基本的動(dòng)作，并非限于此。例如，即使應(yīng)用為了降低損失在次級(jí)側(cè)追加了鉗位電路的電路或其他電路方式，也可得到通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的控制而獲得的效果，自不必說(shuō)在本發(fā)明中包含這樣的例子。

符號(hào)的說(shuō)明

1：電源裝置、1a：電源裝置、2：絕緣型ac-dc變換器、2a：絕緣型ac-dc變換器、3：雙向dc-dc變換器、3a：雙向dc-dc變換器、3b：雙向dc-dc變換器、3c：雙向dc-dc變換器、4：絕緣型dc-dc變換器、4a：絕緣型dc-dc變換器、5：主電池、6：低電壓電池、7：負(fù)載、10：交流電源、11：控制單元、12：變換器控制塊、13：控制塊、14：目標(biāo)電壓設(shè)定塊、23：電壓傳感器、24：電壓傳感器、25：電壓傳感器、31：電流傳感器、32：電流傳感器、33：電流傳感器、34：電流傳感器、100：電動(dòng)汽車(chē)、101：充電連接器、102：變換器、103：逆變器、104：動(dòng)力用電動(dòng)機(jī)、q1～q8：開(kāi)關(guān)元件、h1～h4：開(kāi)關(guān)元件、s1：開(kāi)關(guān)元件、s2：開(kāi)關(guān)元件、d1～d4：二極管、ds1：二極管、ds2：二極管、c1～c6：平滑電容器、l1～l3：平滑電感器、l21：平滑電感器、l22：平滑電感器、lr10：諧振電感器、t10：變壓器、n10～n13：匝線、tm1～tm4：端子、nd1：節(jié)點(diǎn)、nd2：節(jié)點(diǎn)、vb1：電池電壓、vlink：鏈路電壓、vlinkl：下限鏈路電壓、vout：輸出電壓、vref1：目標(biāo)輸出電壓、vref1′：輸入電壓。