電力轉(zhuǎn)換裝置和電力轉(zhuǎn)換方法
【專利說明】
[0001] 將于2013年11月18日提交的日本申請?zhí)?013-238259的公開文本包括的說明 書、附圖以及摘要援用于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及在多個端口間轉(zhuǎn)換電力的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0003] 已知有在多個端口間轉(zhuǎn)換電力的電力轉(zhuǎn)換裝置（例如參照日本特開2011 - 193713)。該電力轉(zhuǎn)換裝置在端口間具備進(jìn)行將端口電壓升壓或降壓的電壓轉(zhuǎn)換動作的升 降壓電路。
[0004]然而，在端口要求的電力根據(jù)車輛狀況而變動。因此，升降壓電路未必進(jìn)行適于車 輛狀況的電壓轉(zhuǎn)換動作。于是，提供一種能夠切換適于車輛狀況的電壓轉(zhuǎn)換動作的電力轉(zhuǎn) 換裝置以及電力轉(zhuǎn)換方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個方案中，提供了一種電力轉(zhuǎn)換裝置，是具有多個端口并且在所述多個端口 間轉(zhuǎn)換電力的電力轉(zhuǎn)換裝置，具備：第1電壓轉(zhuǎn)換部，其將第1端口的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將電 壓轉(zhuǎn)換后的電力向第2端口輸出；和第2電壓轉(zhuǎn)換部，其對所述第2端口和第3端口進(jìn)行將 一方端口的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將電壓轉(zhuǎn)換后的電力向另一方端口輸出的第1動作、或進(jìn)行對 所述另一方端口的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將電壓轉(zhuǎn)換后的電力向所述一方端口輸出的第2動作， 所述第2電壓轉(zhuǎn)換部在進(jìn)行所述第1動作時檢測出所述一方端口的電力不足的車輛狀況的 情況下，將所述第1動作切換成所述第2動作。
[0006] 另外，在一個方案中，提供了一種電力轉(zhuǎn)換方法，是在多個端口間轉(zhuǎn)換電力的電力 轉(zhuǎn)換方法，具有若將第1端口的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將電壓轉(zhuǎn)換后的電力向第2端口輸出，則在 所述第2端口和第3端口中，切換成將一方端口的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將電壓轉(zhuǎn)換后的電力向 另一方端口輸出的第1動作、和在所述第1動作時檢測出所述一方端口的電力不足的車輛 狀況的情況下將所述第1動作切換為將所述另一方端口的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將電壓轉(zhuǎn)換后 的電力向所述一方端口輸出的第2動作的步驟。
[0007]根據(jù)一個方式，能夠切換成適于車輛狀況的電壓轉(zhuǎn)換動作。
【附圖說明】
[0008] 關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)以及工業(yè)上的意義，以下將結(jié)合附 圖進(jìn)行說明。其中，對相同或相近的元件賦予相同的附圖標(biāo)記。
[0009] 圖1是表示電力轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成例的圖。
[0010] 圖2是表示電力轉(zhuǎn)換方法的例子的圖。
[0011] 圖3是表示電力轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成例的圖。
[0012] 圖4是表示控制部的構(gòu)成例的框圖。
[0013] 圖5是表不初級側(cè)電路以及次級側(cè)電路的開關(guān)例的時序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] <電源裝置100的構(gòu)成>
[0015] 圖1是表示作為電力轉(zhuǎn)換裝置的一個實(shí)施方式的電源裝置100的構(gòu)成例的框圖。 電源裝置100例如是具備電源電路110、控制部150、傳感器部170的電源系統(tǒng)。電源裝置 100例如是搭載于汽車等車輛且向車載的各個負(fù)載配電的系統(tǒng)。作為這種車輛的具體例，可 列舉混合動力車輛、插電式混合動力車輛，電動汽車等。電源裝置100也可以搭載于將發(fā)動 機(jī)作為行駛驅(qū)動源的車輛。
[0016] 電源電路110是具有3個端口 121、122、123,并在這3個端口間之中的2個端口 間轉(zhuǎn)換電力的電力轉(zhuǎn)換電路。端口電力PpP2、P3分別是端口 121、122、123的輸入輸出電 力（輸入電力或輸出電力）。端口電壓Vi、V2、V3分別是端口 121、122、123的輸入輸出電壓 (輸入電壓或輸出電壓）。
[0017] 第1端口 121例如是連接有高電壓級的電源141以及高電壓級的負(fù)載161的端子。 電源141以及負(fù)載161例如是288V級的系統(tǒng)。作為電源141的具體例，可列舉鋰離子電池 等二次電池。電源141也被稱為主機(jī)電池。作為負(fù)載161的具體例，可列舉將直流轉(zhuǎn)換成 交流的逆變器等。負(fù)載161也可以不與端口 121連接。電源141或負(fù)載161的個數(shù)可以是 單個也可以是多個。
[0018] 第2端口 122例如是連接有中電壓級的負(fù)載162的端子。負(fù)載162例如是比288V 低的48V級的系統(tǒng)。作為負(fù)載162的具體例，可列舉輔助車輛轉(zhuǎn)向操縱操作的電機(jī)等。根 據(jù)車輛的規(guī)格，負(fù)載162可以是控制車輛姿勢的電機(jī)，也可以是控制車輛的制動力的電機(jī)， 還可以是除此以外的負(fù)載。負(fù)載162的個數(shù)可以是單個也可以是多個。
[0019] 第3端口 123例如是連接有低電壓級的電源143以及低電壓級的負(fù)載163的端子。 電源143以及負(fù)載163例如是比48V低的12V級的系統(tǒng)。作為電源143的具體例，可列舉 鉛電池等二次電池。電源143也被稱為輔機(jī)電池。作為負(fù)載163的具體例，可列舉電子控 制單元（所謂的ECU)等計(jì)算機(jī)、傳感器、車燈、雨刷、燃料泵等，但負(fù)載163也可以是除此以 外的負(fù)載。電源143或負(fù)載163的個數(shù)可以是單個也可以是多個。
[0020] 電源電路110具備轉(zhuǎn)換器111和轉(zhuǎn)換器112。
[0021] 轉(zhuǎn)換器111是將端口電壓Vi進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將電壓轉(zhuǎn)換后的端口電力P2向端口 122 輸出的第1電壓轉(zhuǎn)換部。具體而言，轉(zhuǎn)換器111是進(jìn)行將端口電壓 ' 進(jìn)行降壓并將降壓后 的端口電力P2向端口 122輸出的降壓動作的DC- DC轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器111也可以是不僅 具有這樣的進(jìn)行降壓動作的降壓功能，還具有進(jìn)行將端口電壓V2進(jìn)行升壓并將升壓后的端 口電力Pi向端口 121輸出的升壓動作的升壓功能的升降壓部。另外，轉(zhuǎn)換器111是輸入輸 出間通過變流變壓器等變壓器而絕緣的絕緣型的DC - DC轉(zhuǎn)換器，但也可以是輸入輸出間 不通過變壓器絕緣的非絕緣型的DC - DC轉(zhuǎn)換器。
[0022] 轉(zhuǎn)換器112是對進(jìn)行將端口電壓V2降壓并將降壓后的端口電力P3向端口 123輸 出的降壓動作還是進(jìn)行將端口電壓V3升壓并將升壓后的端口電力P2向端口 122輸出的升 壓動作進(jìn)行切換的第2電壓轉(zhuǎn)換部。轉(zhuǎn)換器112是非絕緣型的DC-DC轉(zhuǎn)換器，但也可以 是絕緣型的轉(zhuǎn)換器。
[0023] 轉(zhuǎn)換器112是根據(jù)對與端口 122連接的系統(tǒng)的動作或與端口 123連接的系統(tǒng)的動 作造成影響的車輛狀況來切換是進(jìn)行降壓動作還是進(jìn)行升壓動作的升降壓部。由于轉(zhuǎn)換器 112是這種升降壓部，因此即使與端口 122或端口 123連接的系統(tǒng)所需要的電力根據(jù)車輛狀 況而變動，也能夠切換成適于該車輛狀況的電壓轉(zhuǎn)換動作（即升壓動作或降壓動作）。另 外，在圖1的情況下，與端口 122連接的系統(tǒng)是負(fù)載162,與端口 123連接的系統(tǒng)是負(fù)載163 或電源143。
[0024] 例如，轉(zhuǎn)換器112在進(jìn)行降壓動作時檢測出端口 122的電力不足的車輛狀況的情 況下，即使進(jìn)行降壓動作，也將自身的電壓轉(zhuǎn)換動作從降壓動作切換成升壓動作。通過由轉(zhuǎn) 換器112在這樣的情況下進(jìn)行升壓動作，能夠抑制負(fù)載162的動作所需要的電力不足的情 況。另外，此時，即使轉(zhuǎn)換器112進(jìn)行升壓動作，也能夠從電源143向負(fù)載163供給電力，因 此能夠抑制負(fù)載163的動作所需要的電力不足的情況。
[0025] 另外，轉(zhuǎn)換器112在進(jìn)行降壓動作時預(yù)測到端口 122的電力不足的車輛狀況的情 況下，即使進(jìn)行降壓動作，也將自身的電壓轉(zhuǎn)換動作從降壓動作切換成升壓動作。由此，由 于能夠在端口 122的電力實(shí)際不足之前從降壓動作切換成升壓動作，因此能夠?qū)⒇?fù)載162 的動作所需要的電力不足的情況防患于未然。
[0026] 另一方面，例如在轉(zhuǎn)換器112進(jìn)行升壓動作時檢測出端口 123的電力不足的車輛 狀況的情況下，即使進(jìn)行升壓動作，也將自身的電壓轉(zhuǎn)換動作從升壓動作切換成降壓動作。 通過由轉(zhuǎn)換器112在這樣的情況下進(jìn)行降壓動作，能夠抑制負(fù)載163或電源143的動作所 需要的電力不足的情況。另外，此時即使轉(zhuǎn)換器112進(jìn)行降壓動作，也能夠從轉(zhuǎn)換器111向 與端口 122連接的負(fù)載162供給電力，因此能夠抑制負(fù)載162的動作所需要的電力不足的 情況。
[0027] 另外，轉(zhuǎn)換器112在進(jìn)行升壓動作時預(yù)測到端口 123的電力不足的車輛狀況的情 況下，即使進(jìn)行升壓動作，也將自身的電壓轉(zhuǎn)換動作從升壓動作切換成降壓動作。由此，能 夠在端口 123的電力實(shí)際不足之前從升壓動作切換成降壓動作，因此能夠?qū)⒇?fù)載163或電 源143的動作所需要的電力不足的情況防患于未然。
[0028] 傳感器部170是檢測或預(yù)測搭載電源裝置100的車輛的狀況的單元。傳感器部170 檢測當(dāng)前或?qū)淼能囕v狀況是否是端口 122的電力不足的狀況，或者當(dāng)前或?qū)淼能囕v狀 況是否是端口 123的電力不足的狀況。傳感器部170的個數(shù)可以是單個也可以是多個。
[0029] 轉(zhuǎn)換器112例如在轉(zhuǎn)換器112的降壓動作中由傳感器部170檢測或預(yù)測到負(fù)載 162要進(jìn)行需要規(guī)定值以上的大電力的動作的情況下，將降壓動作切換成升壓動作。負(fù)載 162要進(jìn)行需要規(guī)定值以上的大電力的動作的狀況是在轉(zhuǎn)換器112進(jìn)行降壓動作的情況下 端口 122的電力不足的車輛狀況。傳感器部170例如基于表不負(fù)載162的動作狀態(tài)的動作 信號，檢測或預(yù)測負(fù)載162要進(jìn)行需要規(guī)定值以上的大電力的動作這一情況。
[0030] 這樣，通過從降壓動作切換成升壓動作，能夠抑制負(fù)載162的動作所需要的電力 不足，能夠充當(dāng)在負(fù)載162的動作中從電源143供給的電力。因此，能夠防止負(fù)載162的動 作因端口 122的電力不足而受到影響的情況。
[0031] 例如，若是負(fù)載162具有輔助車輛轉(zhuǎn)向操縱操作的模式的情況，則在車輛因駕駛 員的轉(zhuǎn)向操作而轉(zhuǎn)彎的狀況下，負(fù)載162需要大電力。因此，轉(zhuǎn)換器112例如在由傳感器部 170檢測到車輛狀況是轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)的情況下（例如檢測到駕駛員的轉(zhuǎn)向操作角度或操作 轉(zhuǎn)矩在規(guī)定閾值以上的情況下），將降壓動作切換成升壓動作?；蛘?，轉(zhuǎn)換器112例如在由 傳感器部170預(yù)測到車輛的狀況成為轉(zhuǎn)向操縱狀態(tài)的情況下（例如基于能夠確定道路的彎 道以及交叉路口的位置的車載導(dǎo)航信息而被預(yù)測到的情況下），將降壓動作切換成升壓動 作。
[0032] 因此，通過從降壓動作向升壓動作的切換，能夠抑制在負(fù)載163消耗特別大的電 力的狀態(tài)下由于負(fù)載162而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向操作的輔助力因電力供給不足而降低的情況，能夠 以電源143對負(fù)載162的輔助動作進(jìn)行后援。
[0033] 轉(zhuǎn)換器112在轉(zhuǎn)換器112的升壓動作中由傳感器部170檢測到負(fù)載162進(jìn)行不 需要規(guī)定值以上的大電力的動作的情況下，從升壓動作切換成降壓動作來進(jìn)行降壓動作即 可。
[0034] 轉(zhuǎn)換器112例如在轉(zhuǎn)換器112的降壓動作中由傳感器部170檢測或預(yù)測到負(fù)載 163要進(jìn)行需要規(guī)定值以上的大電力的動作的情況下，將降壓動作切換成升壓動作。負(fù)載 163要進(jìn)行需要規(guī)定值以上的大電力的動作的狀況是在轉(zhuǎn)換器112進(jìn)行降壓動作的情況下 端口 122的電力不足的車輛狀況。傳感器部170例如基于表不負(fù)載163的動作狀態(tài)的動作 信號來檢測或預(yù)測負(fù)載163要進(jìn)行需要規(guī)定值以上的大電力的動作這一情況。
[0035] 這樣，通過從降壓動作切換成升壓動作，能夠抑制負(fù)載162的動作所需要的電力 的不足，能夠充當(dāng)負(fù)載162的動作中從電源143供給的電力。因此，能夠防止負(fù)載162的動 作因端口 122的電力不足而受到影響。
[0036] 轉(zhuǎn)換器112在轉(zhuǎn)換器112的升壓動作中由傳感器部170檢測到負(fù)載163要進(jìn)行不 需要規(guī)定值以上的大電力的動作的情況下，從升壓動作切換成降壓動作來進(jìn)行降壓動作即 可。
[0037] 轉(zhuǎn)換器112例如在轉(zhuǎn)換器112的降壓動作中由傳感器部170檢測或預(yù)測到電源 141的異常狀況的情況下，將降壓動作切換成升壓動作。電源141的異常狀況是在轉(zhuǎn)換器 11