電力轉(zhuǎn)換裝置以及電力轉(zhuǎn)換方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明基于2014年4月9日提交的日本專利申請No. 2014-080485主張優(yōu)先權(quán)， 將包括說明書、附圖以及摘要的全部公開內(nèi)容引用到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換裝置以及電力轉(zhuǎn)換方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 已知有一種根據(jù)相位差巾來調(diào)整在包括多個初級側(cè)端口的初級側(cè)轉(zhuǎn)換電路、與 包括多個次級側(cè)端口且通過變壓器與初級側(cè)轉(zhuǎn)換電路磁耦合的次級側(cè)轉(zhuǎn)換電路之間傳輸 的傳輸電力的電力轉(zhuǎn)換裝置（例如，參照日本特開2011 - 193713)。
[0004] 然而，根據(jù)相位差被調(diào)整的傳輸電力還受到傳輸效率影響。若傳輸效率變差，則 在初級側(cè)轉(zhuǎn)換電路與次級側(cè)轉(zhuǎn)換電路之間難以傳輸所希望的電力，導(dǎo)致各端口的電壓有可 能降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于此，本發(fā)明的一個方式用于抑制各端口的電壓降低。
[0006] 根據(jù)一個方式，提供一種電力轉(zhuǎn)換方法，電力轉(zhuǎn)換裝置具備構(gòu)成于初級側(cè)電路的 多個初級側(cè)端口、和構(gòu)成于通過變壓器與上述初級側(cè)電路磁耦合的次級側(cè)電路的多個次級 側(cè)端口，并通過變更上述初級側(cè)電路的開關(guān)和上述次級側(cè)電路的開關(guān)之間的相位差來調(diào)整 在上述初級側(cè)電路與上述次級側(cè)電路之間被傳輸?shù)膫鬏旊娏?，該電力轉(zhuǎn)換方法具有：將上 述相位差設(shè)定為計(jì)算值的步驟；判定是否從上述次級側(cè)電路向上述初級側(cè)電路傳輸電力的 步驟；基于上述初級側(cè)電路的初級側(cè)電力計(jì)算值以及上述次級側(cè)電路的次級側(cè)電力計(jì)算值 來計(jì)算傳輸效率的步驟；將上述相位差的調(diào)整值設(shè)定為將上述傳輸效率除以規(guī)定效率而得 到的值的步驟；判定上述調(diào)整值是否小于規(guī)定值的步驟；以及在上述調(diào)整值小于上述規(guī)定 值的情況下，將上述相位差設(shè)定為將上述計(jì)算值除以上述調(diào)整值而得到的值的步驟。
[0007] 根據(jù)一個方式，能夠抑制各端口的電壓降低。
【附圖說明】
[0008] 以下通過參照附圖，對本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)、本發(fā)明的示例性實(shí)施例的技術(shù)以及工 業(yè)意義會進(jìn)行描述，相同的數(shù)字表示相同的要素，其中：
[0009] 圖1是表示電力轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成例的圖。
[0010] 圖2是表示控制部的構(gòu)成例的框圖。
[0011] 圖3是表示初級側(cè)電路以及次級側(cè)電路的開關(guān)例子的時序圖。
[0012] 圖4是表示控制部的構(gòu)成例的框圖。
[0013] 圖5是表示電力轉(zhuǎn)換方法的一個例子的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] <電源裝置101的構(gòu)成>
[0015] 圖1是表示作為電力轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方式的電源裝置101的構(gòu)成例的框圖。電源 裝置101例如是具備電源電路10、控制部50、傳感器部70的電源系統(tǒng)。電源裝置101例如 是被搭載于汽車等車輛并對車載的各負(fù)載進(jìn)行配電的系統(tǒng)。作為這樣的車輛的具體例子， 可例舉混合動力車、插電式混合動力車、電動汽車等。
[0016] 電源裝置101例如具有連接初級側(cè)高電壓級負(fù)荷（例如，電動轉(zhuǎn)向裝置（EPS) 等）61a的第1輸入輸出端口 60a、和連接初級側(cè)低電壓級負(fù)荷（例如，電子控制裝置（ECU)、 電子控制制動系統(tǒng)（ECB)等）61c以及初級側(cè)低電壓級電源（例如，輔機(jī)電池）62c的第2 輸入輸出端口 60c作為初級側(cè)端口。初級側(cè)低電壓級電源62c向以與初級側(cè)低電壓級電源 62c相同的電壓級（例如，12V級）動作的初級側(cè)低電壓級負(fù)荷61c供給電力。另外，初級 側(cè)低電壓級電源62c向以與初級側(cè)低電壓級電源62c不同的電壓級（例如，比12V級高的 48V級）動作的初級側(cè)高電壓級負(fù)荷61a供給被構(gòu)成于電源電路10的初級側(cè)轉(zhuǎn)換電路20 升壓后的電力。作為初級側(cè)低電壓級電源62c的具體例，可列舉鉛蓄電池等二次電池。
[0017] 電源裝置101例如具有連接次級側(cè)高電壓級負(fù)荷61b以及次級側(cè)高電壓級電源 (例如，主機(jī)電池）62b的第3輸入輸出端口 60b、和連接次級側(cè)低電壓級負(fù)荷61d的第4輸 入輸出端口 60d作為次級側(cè)端口。次級側(cè)高電壓級電源62b向以與次級側(cè)高電壓級電源62b 相同的電壓級（例如，比12V級以及48V級高的288V級）動作的次級側(cè)高電壓級負(fù)荷61b 供給電力。另外，次級側(cè)高電壓級電源62b向以與次級側(cè)高電壓級電源62b不同的電壓級 (例如，比288V級低的72V級）動作的次級側(cè)低電壓級負(fù)荷61d供給被構(gòu)成于電源電路10 的次級側(cè)轉(zhuǎn)換電路30降壓后的電力。作為次級側(cè)高電壓級電源62b的具體例，可列舉鋰離 子電池等二次電池。
[0018] 電源電路10是具有上述4個輸入輸出端口，且具有從這4個輸入輸出端口中選擇 任意2個輸入輸出端口來在這2個輸入輸出端口之間進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換的功能的電力轉(zhuǎn)換電 路。此外，具備電源電路10的電源裝置101也可以是具有至少3個以上的多個輸入輸出端 口，且在至少3個以上的多個輸入輸出端口中的某2個輸入輸出端口間都能夠轉(zhuǎn)換電力的 裝置。例如，電源電路10也可以是沒有第4輸入輸出端口 60d的具有3個輸入輸出端口的 電路。
[0019] 端口電力Pa、Pc、Pb、Pd分別為第1輸入輸出端口 60a、第2輸入輸出端口 60c、第 3輸入輸出端口 60b、第4輸入輸出端口 60d中的輸入輸出電力（輸入電力或者輸出電力）。 端口電壓Va、Vc、Vb、Vd分別是第1輸入輸出端口 60a、第2輸入輸出端口 60c、第3輸入輸 出端口 60b、第4輸入輸出端口 60d中的輸入輸出電壓（輸入電壓或者輸出電壓）。端口電 流Ia、Ic、Ib、Id分別是第1輸入輸出端口 60a、第2輸入輸出端口 60c、第3輸入輸出端口 60b、第4輸入輸出端口 60d中的輸入輸出電流（輸入電流或者輸出電流）。
[0020] 電源電路10具備設(shè)置于第1輸入輸出端口 60a的電容器C1、設(shè)置于第2輸入輸出 端口 60c的電容器C3、設(shè)置于第3輸入輸出端口 60b的電容器C2、以及設(shè)置于第4輸入輸 出端口 60d的電容器C4。作為電容器C1、C2、C3、C4的具體例，可列舉薄膜電容器、鋁電解 電容器、陶瓷電容器、固體高分子電容器等。
[0021] 電容器C1被插入在第1輸入輸出端口 60a的高電位側(cè)的端子613與第1輸入輸出 端口 60a以及第2輸入輸出端口 60c的低電位側(cè)的端子614之間。電容器C3被插入在第 2輸入輸出端口 60c的高電位側(cè)的端子616與第1輸入輸出端口 60a以及第2輸入輸出端 口 60c的低電位側(cè)的端子614之間。電容器C2被插入在第3輸入輸出端口 60b的高電位 側(cè)的端子618與第3輸入輸出端口 60b以及第4輸入輸出端口 60d的低電位側(cè)的端子620 之間。電容器被插入在第4輸入輸出端口 60d的高電位側(cè)的端子622與第3輸入輸出 端口 60b以及第4輸入輸出端口 60d的低電位側(cè)的端子620之間。
[0022] 電容器C1、C2、C3、C4可以設(shè)置在電源電路10的內(nèi)部，也可以設(shè)置在電源電路10 的外部。
[0023] 電源電路10是包含初級側(cè)轉(zhuǎn)換電路20和次級側(cè)轉(zhuǎn)換電路30而構(gòu)成的電力轉(zhuǎn)換 電路。其中，初級側(cè)轉(zhuǎn)換電路20和次級側(cè)轉(zhuǎn)換電路30經(jīng)由初級側(cè)磁耦合電抗器204以及 次級側(cè)磁耦合電抗器304連接，并且，通過變壓器400 (中央抽頭式變壓器）磁耦合。由第1 輸入輸出端口 60a以及第2輸入輸出端口 60c構(gòu)成的初級側(cè)端口、和由第3輸入輸出端口 60b以及第4輸入輸出端口 60d構(gòu)成的次級側(cè)端口經(jīng)由變壓器400連接。
[0024] 初級側(cè)轉(zhuǎn)換電路20是包含初級側(cè)全橋電路200、第1輸入輸出端口 60a、和第2輸 入輸出端口 60c而構(gòu)成的初級側(cè)電路。初級側(cè)全橋電路200是包含變壓器400的初級側(cè)線 圈202、初級側(cè)磁耦合電抗器204、初級側(cè)第1上臂U1、初級側(cè)第1下臂/U1、初級側(cè)第2上 臂VI、以及初級側(cè)第2下臂/VI而構(gòu)成的初級側(cè)電力轉(zhuǎn)換部。這里，初級側(cè)第1上臂U1、初 級側(cè)第1下臂/U1、初級側(cè)第2上臂VI、以及初級側(cè)第2下臂/VI分別是例如包含N溝道型 的M0SFET、和作為該M0SFET的寄生元件的體二極管而構(gòu)成的開關(guān)元件。也可以與該M0SFET 以并聯(lián)方式追加連接二極管。
[0025] 初級側(cè)全橋電路200具有與第1輸入輸出端口 60a的高電位側(cè)的端子613連接的 初級側(cè)正極母線298、和與第1輸入輸出端口 60a以及第2輸入輸出端口 60c的低電位側(cè)的 端子614連接的初級側(cè)負(fù)極母線299。
[0026] 在初級側(cè)正極母線298與初級側(cè)負(fù)極母線299之間，安裝有將初級側(cè)第1上臂U1 和初級側(cè)第1下臂/U1串聯(lián)連接而成的初級側(cè)第1臂電路207。初級側(cè)第1臂電路207是 能夠通過初級側(cè)第1上臂U1以及初級側(cè)第1下臂/U1的接通斷開的開關(guān)動作進(jìn)行電力轉(zhuǎn) 換動作的初級側(cè)第1電力轉(zhuǎn)換電路部（初級側(cè)U相電力轉(zhuǎn)換電路部）。并且，在初級側(cè)正 極母線298與初級側(cè)負(fù)極母線299之間，與初級側(cè)第1臂電路207并聯(lián)安裝有將初級側(cè)第 2上臂VI和初級側(cè)第2下臂/VI串聯(lián)連接而成的初級側(cè)第2臂電路211。初級側(cè)第2臂電 路211是能夠通過初級側(cè)第2上臂VI以及初級側(cè)第2下臂/VI的接通斷開的開關(guān)動作進(jìn) 行電力轉(zhuǎn)換動作的初級側(cè)第2電力轉(zhuǎn)換電路部（初級側(cè)V相電力轉(zhuǎn)換電路部）。
[0027] 在將初級側(cè)第1臂電路207的中點(diǎn)207m與初級側(cè)第2臂電路211的中點(diǎn)21lm連 接的橋接部分，設(shè)置有初級側(cè)線圈202和初級側(cè)磁耦合電抗器204。若對橋接部分更詳細(xì)地 說明連接關(guān)系，則初級側(cè)第1臂電路207的中點(diǎn)207m與初級側(cè)磁耦合電抗器204的初級側(cè) 第1電抗器204a的一端連接。而且，初級側(cè)第1電抗器204a的另一端與初級側(cè)線圈202的 一端連接。并且，初級側(cè)線圈202的另一端與初級側(cè)磁耦合電抗器204的初級側(cè)第2電抗 器204b的一端連接。然后，初級側(cè)第2電抗器204b的另一端與初級側(cè)第2臂電路211的 中點(diǎn)211m連接。其中，初級側(cè)磁耦合電抗器204包含初級側(cè)第1電抗器204a、和以耦合系 數(shù)kl與初級側(cè)第1電抗器204a磁耦合的初級側(cè)第2電抗器204b而構(gòu)成。
[0028] 中點(diǎn)207m是初級側(cè)