电力转换装置以及电力转换方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力转换装置以及电力转换方法。该电力转换装置具备：初级侧全桥电路，以并联的方式具有第一臂电路以及第二臂电路；次级侧全桥电路，以并联的方式具有第三臂电路以及第四臂电路；和控制部，对上述第一臂电路的开关与上述第三臂电路的开关之间的第一相位、以及上述第二臂电路的开关与上述第四臂电路的开关之间的第二相位差进行调整，来控制在上述初级侧全桥电路与上述次级侧全桥电路之间传输的传输电力，上述控制部使上述第一相位差与上述第二相位差中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。

【技术实现步骤摘要】
电力转换装置以及电力转换方法本申请主张2013年12月24日提出的日本专利申请第2013-265638号的优先权，并在此引用其全部内容。
本专利技术涉及在初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间转换电力的技术。
技术介绍
已知有一种在初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间转换电力的电力转换装置(例如参照日本特开2011-193713)。然而，若构成于全桥电路的各开关元件的特性(例如电流特性等电特性)在各开关元件间不一致，则存在初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间的电力转换效率降低的可能性。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供一种初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间的电力转换效率提高的电力转换装置以及电力转换方法。在一个方案中提供一种电力转换装置，该电力转换装置具备：初级侧全桥电路，以并联的方式具有第一臂电路以及第二臂电路；次级侧全桥电路，以并联的方式具有第三臂电路以及第四臂电路；和控制部，对上述第一臂电路的开关与上述第三臂电路的开关之间的第一相位差、以及上述第二臂电路的开关与上述第四臂电路的开关之间的第二相位差进行调整，来控制在上述初级侧全桥电路与上述次级侧全桥电路之间传输的传输电力，上述控制部使上述第一相位差和上述第二相位差中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。根据一个方式，初级侧全桥电路与次级侧全桥电路之间的电力转换效率提高。附图说明通过以下参照附图来对本专利技术的特征、优点、技术、工业意义进行详细地描述，其中，附图标记表示本专利技术的要素，其中，图1是表示电力转换装置的结构例的图。图2是表示控制部的结构例的框图。图3是表示初级侧电路以及次级侧电路的开关例的时间图。图4是表示电力转换方法的一个例子的流程图。图5是用于计算标准的相位差φ的映射(map)的一个例子。图6是表示电力转换方法的一个例子的流程图。图7是表示电力转换装置的结构例的图。具体实施方式<电源装置101的结构>图1是表示作为电力转换装置的第一实施方式的电源装置101的结构例的框图。电源装置101例如是具备电源电路10、控制部50、以及传感器部70的电源系统。电源装置101例如是被搭载于汽车等车辆，并向车载的各负载进行配电的系统。作为这样的车辆的具体例，能够列举混合动力车、插电式混合动力车、电动汽车等。电源装置101也可以被搭载于将发动机作为行驶驱动源的车辆。电源装置101例如具有连接初级侧高电压系负载61a的第一输入输出端口60a、连接初级侧低电压系负载61c以及初级侧低电压系电源62c的第二输入输出端口60c作为初级侧端口。初级侧低电压系电源62c向以与初级侧低电压系电源62c相同的电压系(例如12V系)进行动作的初级侧低电压系负载61c供给电力。另外，初级侧低电压系电源62c向以与初级侧低电压系电源62c不同的电压系(例如比12V系高的48V系)进行动作的初级侧高电压系负载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。作为初级侧低电压系电源62c的具体例，能够列举铅电池等二次电池。电源装置101例如具有连接次级侧高电压系负载61b以及次级侧高电压系电源62b的第三输入输出端口60b、以及连接次级侧低电压系负载61d的第四输入输出端口60d作为次级侧端口。次级侧高电压系电源62b向以与次级侧高电压系电源62b相同的电压系(例如比12V系以及48V系高的288V系)进行动作的次级侧高电压系负载61b供给电力。另外，次级侧高电压系电源62b向以与次级侧高电压系电源62b不同的电压系(例如比288V系低的72V系)进行动作的次级侧低电压系负载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。作为次级侧高电压系电源62b的具体例，能够列举锂离子电池等二次电池。电源电路10是具有上述四个输入输出端口，并具有从这四个输入输出端口选择任意的两个输入输出端口，在该两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也可以是具有至少三个以上的多个输入输出端口，且在至少三个以上的多个输入输出端口的任意两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也可以是没有第四输入输出端口60d的具有三个输入输出端口的电路。端口电力Pa、Pc、Pb、Pd分别是第一输入输出端口60a、第二输入输出端口60c、第三输入输出端口60b、第四输入输出端口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分别是第一输入输出端口60a、第二输入输出端口60c、第三输入输出端口60b、第四输入输出端口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分别是第一输入输出端口60a、第二输入输出端口60c、第三输入输出端口60b、第四输入输出端口60d中的输入输出电流(输入电流或者输出电流)。电源电路10具备设置于第一输入输出端口60a的电容器C1、设置于第二输入输出端口60c的电容器C3、设置于第三输入输出端口60b的电容器C2、以及设置于第四输入输出端口60d的电容器C4。作为电容器C1、C2、C3、C4的具体例，能够列举薄膜电容器、铝电解电容器、陶瓷电容器、固体高分子电容器等。电容器C1插入在第一输入输出端口60a的高电位侧的端子613与第一输入输出端口60a以及第二输入输出端口60c的低电位侧的端子614之间。电容器C3插入在第二输入输出端口60c的高电位侧的端子616与第一输入输出端口60a以及第二输入输出端口60c的低电位侧的端子614之间。电容器C2插入在第三输入输出端口60b的高电位侧的端子618与第三输入输出端口60b以及第四输入输出端口60d的低电位侧的端子620之间。电容器C4插入在第四输入输出端口60d的高电位侧的端子622与第三输入输出端口60b以及第四输入输出端口60d的低电位侧的端子620之间。电容器C1、C2、C3、C4可以设置于电源电路10的内部，也可以设置于电源电路10的外部。电源电路10是包括初级侧转换电路20以及次级侧转换电路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线圈(reactor)204以及次级侧磁耦合电抗线圈304连接，且通过变压器400(中心抽头式变压器)被磁耦合。由第一输入输出端口60a以及第二输入输出端口60c构成的初级侧端口、与由第三输入输出端口60b以及第四输入输出端口60d构成的次级侧端口经由变压器400连接。初级侧转换电路20是包括初级侧全桥电路200、第一输入输出端口60a、以及第二输入输出端口60c而构成的初级侧电路。初级侧全桥电路200是包括变压器400的初级侧线圈202、初级侧磁耦合电抗线圈204、初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1、以及初级侧第二下臂/V1而构成的初级侧电力转换部。这里，初级侧第一上臂U1、初级侧第一下臂/U1、初级侧第二上臂V1、以及初级侧第二下臂/V1分别是例如包括N沟道型MOSFET、和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管(bodydiode)而构成的开关元件。也可以对该MOSFET以并联的方式追加连接二极管。初级侧全桥电路200具有与第一输入输出端口6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力转换装置(101、102)，其特征在于，包括：初级侧全桥电路(200)，以并联的方式具有第一臂电路(207)和第二臂电路(211)；次级侧全桥电路(300)，以并联的方式具有第三臂电路(307)和第四臂电路(311)；和控制部(50)，对所述第一臂电路(207)的开关与所述第三臂电路(307)的开关之间的第一相位差、和所述第二臂电路(211)的开关与所述第四臂电路(311)的开关之间的第二相位差进行调整，来控制在所述初级侧全桥电路(200)与所述次级侧全桥电路(300)之间传输的传输电力，所述控制部(50)使所述第一相位差和所述第二相位差中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。

【技术特征摘要】
2013.12.24 JP 2013-2656381.一种电力转换装置(101、102)，其特征在于，包括：初级侧全桥电路(200)，以并联的方式具有第一臂电路(207)和第二臂电路(211)；次级侧全桥电路(300)，以并联的方式具有第三臂电路(307)和第四臂电路(311)；和控制部(50)，对所述第一臂电路(207)的开关与所述第三臂电路(307)的开关之间的第一相位差、和所述第二臂电路(211)的开关与所述第四臂电路(311)的开关之间的第二相位差进行调整，来控制在所述初级侧全桥电路(200)与所述次级侧全桥电路(300)之间传输的传输电力，所述控制部(50)使所述第一相位差和所述第二相位差中的效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。2.根据权利要求1所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)将效率较高一方的臂电路间的相位差延长，且将效率较低一方的臂电路间的相位差缩短。3.根据权利要求1所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述效率是用于生成在第一臂电路(207)的上臂的接通时间和第三臂电路(307)的上臂的接通时间重叠的期间传输的传输电力的电力转换的效率，或者是用于生成在第二臂电路(211)的上臂的接通时间和第四臂电路(311)的上臂的接通时间重叠的期间传输的传输电力的电力转换的效率。4.根据权利要求2所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述效率是用于生成在第一臂电路(207)的上臂的接通时间和第三臂电路(307)的上臂的接通时间重叠的期间传输的传输电力的电力转换的效率，或者是用于生成在第二臂电路(211)的上臂的接通时间和第四臂电路(311)的上臂的接通时间重叠的期间传输的传输电力的电力转换的效率。5.根据权利要求1所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述效率通过以下公式的任意一个来定义，式(1)：效率＝(第一臂电路(207)的上臂的漏极效率+第二臂电路(211)的下臂的漏极效率+第三臂电路(307)的上臂的漏极效率+第四臂电路(311)的下臂的漏极效率)÷4，式(2)：效率＝(第二臂电路(211)的上臂的漏极效率+第一臂电路(207)的下臂的漏极效率+第四臂电路(311)的上臂的漏极效率+第三臂电路(307)的下臂的漏极效率)÷4。6.根据权利要求2所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述效率通过以下公式的任意一个来定义，式(1)：效率＝(第一臂电路(207)的上臂的漏极效率+第二臂电路(211)的下臂的漏极效率+第三臂电路(307)的上臂的漏极效率+第四臂电路(311)的下臂的漏极效率)÷4，式(2)：效率＝(第二臂电路(211)的上臂的漏极效率+第一臂电路(207)的下臂的漏极效率+第四臂电路(311)的上臂的漏极效率+第三臂电路(307)的下臂的漏极效率)÷4。7.根据权利要求3所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述效率通过以下公式的任意一个来定义，式(1)：效率＝(第一臂电路(207)的上臂的漏极效率+第二臂电路(211)的下臂的漏极效率+第三臂电路(307)的上臂的漏极效率+第四臂电路(311)的下臂的漏极效率)÷4，式(2)：效率＝(第二臂电路(211)的上臂的漏极效率+第一臂电路(207)的下臂的漏极效率+第四臂电路(311)的上臂的漏极效率+第三臂电路(307)的下臂的漏极效率)÷4。8.根据权利要求4所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述效率通过以下公式的任意一个来定义，式(1)：效率＝(第一臂电路(207)的上臂的漏极效率+第二臂电路(211)的下臂的漏极效率+第三臂电路(307)的上臂的漏极效率+第四臂电路(311)的下臂的漏极效率)÷4，式(2)：效率＝(第二臂电路(211)的上臂的漏极效率+第一臂电路(207)的下臂的漏极效率+第四臂电路(311)的上臂的漏极效率+第三臂电路(307)的下臂的漏极效率)÷4。9.根据权利要求5～8中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述漏极效率根据构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的任意一个的开关元件的消耗电力与所述初级侧全桥电路(200)或者所述次级侧全桥电路(300)的输出电力的比率来决定。10.根据权利要求1～8中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述效率根据构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的开关元件的发热量来决定。11.根据权利要求9所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述效率根据构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的开关元件的发热量来决定。12.根据权利要求1～8中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)基于构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的任意一个的开关元件的控制电极中流过的控制电流的变化，来中止使效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。13.根据权利要求9所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)基于构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的任意一个的开关元件的控制电极中流过的控制电流的变化，来中止使效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。14.根据权利要求10所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)基于构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的任意一个的开关元件的控制电极中流过的控制电流的变化，来中止使效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。15.根据权利要求11所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)基于构成所述第一臂电路(207)、第二臂电路(211)、第三臂电路(307)、第四臂电路(311)的任意一个的开关元件的控制电极中流过的控制电流的变化，来中止使效率较高一方的臂电路间的相位差比效率较低一方的臂电路间的相位差大。16.根据权利要求1～8中任意一项所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)不使用具有流过基准值以上的控制电流的控制电极的开关元件地控制所述传输电力。17.根据权利要求9所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)不使用具有流过基准值以上的控制电流的控制电极的开关元件地控制所述传输电力。18.根据权利要求10所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)不使用具有流过基准值以上的控制电流的控制电极的开关元件地控制所述传输电力。19.根据权利要求11所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)不使用具有流过基准值以上的控制电流的控制电极的开关元件地控制所述传输电力。20.根据权利要求12所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)不使用具有流过基准值以上的控制电流的控制电极的开关元件地控制所述传输电力。21.根据权利要求13所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)不使用具有流过基准值以上的控制电流的控制电极的开关元件地控制所述传输电力。22.根据权利要求14所述的电力转换装置(101、102)，其中，所述控制部(50)不使用具有流过基准值以上的控制电流的控制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：三浦光博，长谷川直人，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP