CN101317321A - 用于电动车辆的dc-dc变压器 - Google Patents

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CN101317321A CNA2006800445278A CN200680044527A CN101317321A CN 101317321 A CN101317321 A CN 101317321A CN A2006800445278 A CNA2006800445278 A CN A2006800445278A CN 200680044527 A CN200680044527 A CN 200680044527A CN 101317321 A CN101317321 A CN 101317321A
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Abstract

本发明提供一种成本被降低的用于电动车辆的DC－DC变压器。此DC－DC变压器(20)设置在所述电动车辆的蓄电装置(10)和驱动电机之间，用于在由所述驱动电机进行动力驱动时通过电抗器(L1)、增压开关元件(Q2)和增压二极管(D1)来升高所述蓄电装置的电力，并且用于在所述驱动电机的再生运转时通过所述电抗器(L1)、降压开关元件(Q1)和降压二极管(D2)来降低再生电力。所述增压开关元件(Q2)的电流允许量大于所述降压开关元件(Q1)的电流允许量。

Description

用于电动车辆的DC-DC变压器
技术领域
本发明涉及布置在电动车辆的蓄电装置和驱动电机之间的用于电动车辆的DC-DC变压器。
背景技术
近年来，利用发动机和电机两者作为驱动源的混合动力车辆已经被广泛使用。混合动力车辆除了现有的发动机之外还一般具有电池，以及将电池的DC电力转换为AC电力的逆变器和由通过逆变器转换的交流电驱动的驱动电机。
一种混合动力车辆在电池和逆变器之间具有DC-DC变压器(例如，参见国际公布No.WO 2003/015254A1)。DC-DC变压器在由驱动电机进行动力驱动时升高用于将电力供应到逆变器的电池的电力，并且在驱动电机的再生时降低来自逆变器的再生电力，以对电池进行充电。
图8是示意性地示出了在现有技术中用于电动车辆的DC-DC变压器的构造的视图。参考图8，用于电动车辆的DC-DC变压器20’由斩波电路形成，所述斩波电路包括处于上臂中的IGBT(绝缘栅双极晶体管)Q11’-Q14’，处于下臂中的IGBT Q21’-Q24’，处于上臂中的二极管D11’-D14’，处于下臂中的二极管D21’-D24’，以及电抗器L1’。着眼于抑制每一个元件的发热值，在上壁和下臂的每一个中，多个(图8中4个)IGBT被并联连接，并且多个(图8中4个)二极管被并联连接。
日本专利No.3692993公开了一种DC-DC变压器的控制方法，该方法基于DC-DC变压器的损耗特性，响应于负载需求输出，设定开关元件的开关频率。
此外，日本专利早期公开No.Hei 10-70889公开了一种逆变器电路，其通过将多个臂连接到电桥来形成，其中，每一个臂具有多个彼此并联连接的开关元件。
另外，日本专利早期公开No.2003-274667公开了将检测-IGBT用于3相全桥电路的下臂中，并且在集电极和主发射极之间以及在集电极和检测发射极之间并联连接两个二极管。
发明内容
本发明提供一种成本被降低的用于电动车辆的DC-DC变压器。
根据本发明的用于电动车辆的DC-DC变压器是如下的DC-DC变压器，其设置在所述电动车辆的蓄电装置和驱动电机之间，用于在由所述驱动电机进行动力驱动时通过电抗器、增压开关元件和增压二极管来升高所述蓄电装置的电力，并且用于在所述驱动电机的再生运转时通过所述电抗器、降压开关元件和降压二极管来降低再生电力，其中所述增压开关元件的电流允许量大于所述降压开关元件的电流允许量。
根据本发明的一个方面，所述增压开关元件由多个彼此并联的开关元件形成，并且相较于所述降压开关元件中的情况，在所述增压开关元件中作为所述并联的开关元件的元件的数量更大。
并且，根据本发明的另一个方面，形成所述增压开关元件和所述降压开关元件的所述多个开关元件彼此基本相同。
并且，根据本发明的另一个方面，所述增压开关元件的放热效率高于所述降压开关元件的放热效率。
并且，根据本发明的另一个方面，所述增压开关元件的元件面积大于所述降压开关元件的元件面积。
并且，根据本发明的另一个方面，所述增压开关元件的耐热性高于所述降压开关元件的耐热性。
并且，根据本发明的另一个方面，所述DC-DC变压器还包括控制器，在所述增压开关元件的检测温度已经达到特定增压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过所述增压开关元件，并且在所述降压开关元件的检测温度已经达到特定降压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过所述降压开关元件，并且所述DC-DC变压器被构造成所述增压上限温度高于所述降压上限温度。
并且，根据本发明的另一个方面，所述增压开关元件和所述降压开关元件其中每一个均由多个彼此并联的开关元件形成，并且在形成所述增压开关元件的所述多个开关元件的多个检测温度中的最高检测温度已经达到所述增压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过。
并且，根据本发明的另一个方面，形成所述增压开关元件和所述降压开关元件的所述多个开关元件彼此基本相同。
并且，根据本发明的另一个方面，所述增压二极管的电流允许值也大于所述降压二极管的电流允许值。
根据本发明的另一种用于电动车辆的DC-DC变压器是如下的DC-DC变压器，其设置在所述电动车辆的蓄电装置和驱动电机之间，用于在由所述驱动电机进行动力驱动时通过电抗器、增压开关元件和增压二极管来升高电力，并且用于在所述驱动电机的再生运转时通过所述电抗器、降压开关元件和降压二极管来降低再生电力，其中所述增压二极管的电流允许量大于所述降压二极管的电流允许量。
根据本发明的另一个方面，所述增压二极管由多个彼此并联的二极管形成，并且相较于所述降压二极管中的情况，在所述增压二极管中作为所述并联的二极管的元件的数量更大。
并且，根据本发明的另一个方面，形成所述增压二极管和所述降压二极管的所述多个二极管彼此基本相同。
并且，根据本发明的另一个方面，所述增压二极管的放热效率高于所述降压二极管的放热效率。
并且，根据本发明的另一个方面，所述增压二极管的元件面积大于所述降压二极管的元件面积。
并且，根据本发明的另一个方面，所述增压二极管的耐热性高于所述降压二极管的耐热性。
根据本发明的一种用于电动车辆的电机驱动设备的特征在于包括上述的用于电动车辆的DC-DC变压器中的任意一个。
根据本发明，可以提供了一种成本被降低的用于电动车辆的DC-DC变压器。
附图说明
图1是示意性地示出了根据一个实施例的电动车辆的构造的视图，所述电动车辆包括用于电动车辆的DC-DC变压器。
图2是示意性地示出了根据第一构造示例的用于电动车辆的DC-DC变压器的一个示例的电路图。
图3是示意性地示出了根据第四构造示例的构造(b)的用于电动车辆的DC-DC变压器的一个示例的顶视图。
图4是示意性地示出了根据第四构造示例的构造(c)的用于电动车辆的DC-DC变压器的一个示例的顶视图。
图5是示出了增压负载因子限制映射图的视图。
图6是示出了降压负载因子限制映射图的视图。
图7是示意性地示出了装有两个驱动电机的电动车辆的构造的视图。
图8是示意性地示出了现有技术中的用于电动车辆的DC-DC变压器的构造的视图。
具体实施方式
以下将参照附图更具体地描述本发明的实施例。
图1是示意性地示出了根据一个实施例的电动车辆1的构造的视图，所述电动车辆1包括用于电动车辆的DC-DC变压器20。电动车辆1是通过依靠蓄电装置的电力来对驱动电机进行驱动从而驱动车辆的机动车。电动车辆1例如包括混合动力车辆(HV)、所谓的电动车辆(EV)以及燃料电池电动车辆(FCEV)，并且对其类型没有具体限制。
参考图1，电动车辆1包括蓄电装置10、DC-DC变压器20、逆变器30、驱动电机40和控制装置50。
蓄电装置10存储电力以输出DC电压，并且在此所使用的是电池，诸如镍金属氢化物电池或锂离子电池。然而，蓄电装置10可以是大容量电容器等。
DC-DC变压器20由斩波电路形成，所述斩波电路包括开关元件(在此，IGBT)Q1和Q2、二极管D1和D2以及电抗器L。开关元件Q1和Q2串联连接在逆变器30的电源线PL2和地线之间。上臂中的开关元件Q1的集电极被连接到电源线，并且下臂中的开关元件Q2的发射极被连接到地线。电抗器L1的一端被连接到开关元件Q1和Q2之间的中点，即开关元件Q1的发射极和开关元件Q2的集电极的连接点。电抗器L1的另一端被连接到蓄电装置10的正电极。开关元件Q2的发射极被连接到蓄电装置10的负电极。并且，二极管D1和D2被分别布置在开关元件Q1的集电极和发射极之间和开关元件Q2的集电极和发射极之间，以允许电流从发射极流到集电极。平滑电容器C1被连接在电抗器L1的另一端和地线之间，并且平滑电容C2被连接在开关元件Q1的集电极和地线之间。
逆变器30由彼此并联地布置在电源线和地线之间的U相臂、V相臂和W相臂形成。U相臂由串联连接的开关元件(在此，IGBT)Q3和Q4形成。V相臂由串联连接的开关元件Q5和Q6形成。W相臂由串联连接的开关元件Q7和Q8形成。用于允许电流从发射极流到集电极的二极管D3-D8分别被布置在开关元件Q3-Q8的集电极和发射极之间。
驱动电机40是3相永磁电机，并且其通过将U相、V相和W相中的三个线圈的一端共同连接到中性点来形成。U相线圈的另一端连接到开关元件Q3和Q4之间的中点。V相线圈的另一端连接到开关元件Q5和Q6之间的中点。W相线圈的另一端连接到开关元件Q7和Q8之间的中点。
控制装置50控制DC-DC变压器20和逆变器30。控制装置340例如包括CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)、主存储器等。控制装置50的各项功能通过如下方式来实现：将预先记录在诸如ROM的记录介质上的控制程序读入主存储器并在CPU上运行控制程序。但是，控制装置50的功能可以部分地和全部地通过单独的硬件来实现。或者，控制装置50可以在物理上由多个装置形成。
下面将分别对于动力驱动时间和再生时间描述具有上述构造的电动车辆1的操作。
<动力驱动时间>
在控制装置50的控制下，DC-DC变压器20升高蓄电装置10的电力，以将电力供应到逆变器30。更具体地，通过接通/关断下臂中的开关元件Q2，同时将上臂中的开关元件Q1保持在关断状态，DC-DC变压器20升高蓄电装置10的输出电压，并且将输出电压供应到逆变器30。更具体地，当开关元件Q2变为接通时，电流经由开关元件Q2流入电抗器L1，并且来自蓄电装置10的DC电力被积蓄在电抗器L1中。当开关元件Q2关断时，积蓄在电抗器L1中的DC电力经由二极管D1被输出到逆变器30。
在控制装置50的控制下，逆变器30通过接通/关断开关元件Q3-Q8将从DC-DC变压器20供应的DC电力转换为AC电力，并且将这样获得的AC电力供应到驱动电机40。驱动电机40由此被驱动旋转。
此外，随着驱动电机40以越来越高度速度旋转，反向电动势变得越大，这导致最大转矩下降。DC-DC变压器20被设置在消除此问题，并且能够通过提高从逆变器30供应到驱动电机40的电压，增大高速旋转区域中的最大转矩。
在上面的描述中，上臂中的开关元件Q1被保持关断状态。但是，其可以被构造成以如下方式工作，即开关元件Q1和Q2交替接通和关断，使得在开关元件Q2接通时开关元件Q1关断，在开关元件Q2关断时开关元件Q1接通。在此情况下，同样，在电力被升高时，将没有电流流入上臂中的开关元件Q1和下臂中的二极管D2。
<再生时间>
在电动车辆1制动或减速时，驱动电机40充当发电机，并且产生AC电力，以将AC电力输出到逆变器30。
在控制装置50的控制下，通过接通/关断开关元件Q3-Q8，逆变器30将驱动电机40中产生的AC电力转换成DC电力，并将由此获得的DC电力供应到DC-DC变压器20。
在控制装置50的控制下，DC-DC变压器20降低来自逆变器30的DC电力，并且对蓄电装置10进行充电。更具体地，通过接通/关断上臂中的开关元件Q1，同时将下臂中的开关元件Q2保持在关断状态，DC-DC变压器20降低逆变器30的输出电压，并且将输出电压供应到蓄电装置10。更具体地，当开关元件Q1变为接通时，电流经由开关元件Q1流入电抗器L1，并且来自逆变器30的DC电力被积蓄在电抗器L1中。当开关元件Q1关断时，由于电抗器L1的电动势，电流经由二极管D2向回流动，这允许积蓄在电抗器L1中的DC电力被供应到蓄电装置10。蓄电装置10由此被充电。
在上面的描述中，下臂中的开关元件Q2被保持关断状态。但是，其可以被构造成以如下方式工作，即开关元件Q1和Q2交替接通和关断，使得在开关元件Q1接通时开关元件Q2关断，在开关元件Q1关断时开关元件Q2接通。在此情况下，同样，在电力被降低时，将没有电流流入下臂中的开关元件Q2和上臂中的二极管D1。
如上面已经描述的，在DC-DC变压器20中，下臂中的开关元件Q2和上臂中的二极管D1在动力驱动时(在电力被升高时)被使用，上臂中的开关元件Q1和下臂中的二极管D2在再生时(在电力被升高时)被使用。换句话说，开关元件Q2和二极管D1分别是增压开关元件和增压二极管，开关元件Q1和二极管D2分别是降压开关元件和降压二极管。
一般来说，在动力驱动时流经DC-DC变压器20的电流大于再生时流经DC-DC变压器20的电流。因此，通过增压开关元件Q2和增压二极管D1的电流分别大于通过降压开关元件Q1和降压二极管D2的电流，并且前者中的热负载大于后者中的热负载。考虑上面的问题，本实施例被构造为增压开关元件Q2的电流允许量大于降压开关元件Q1的电流允许量。并且，本实施例被构造为增压二极管D1的电流允许量大于降压二极管D2的电流允许量。
此后将描述第一到第四构造示例，作为其中增压元件的电流允许量大于降压元件的电流允许量的示例。因该注意，下面第一到第四构造示例的构造可以根据需要进行组合。
(第一构造示例)
在此构造示例中，着眼于针对动力驱动时和再生时之间的电学技术要求的不同来抑制每一个元件的发热值(通过元件的电流值)，开关元件Q1和Q2和二极管D1和D2按如下构造。
就是说，在此构造示例中，如图2所示，增压开关元件Q2由多个彼此并联的(单元)开关元件形成，并且相较于降压开关元件Q1中的情况，在所述增压开关元件Q2中作为所述并联的(单元)开关元件的元件的数量更大。在此，降压开关元件Q1可以由单个元件或者多个彼此并联的(单元)开关元件形成。换句话说，在此构造示例中，增压开关元件Q2被分成M个单元元件(芯片)，并且降压开关元件Q1被分成N个单元元件(芯片)，其中，M是等于或大于2的整数，N是等于或大于1的整数，并且M＞N。此外，在此构造示例中，形成开关元件Q1和Q2的多个(M+N个)开关元件彼此基本相同。
更具体地，在图2所示的示例中，增压开关元件Q2由四个并联的IGBT Q21-Q24形成，降压开关元件Q1由三个并联的IGBT Q11-Q13形成。IGBT Q11-Q13和IGBT Q21-Q24具有相同的规格。
此外，在本构造示例中，如图2所示，增压二极管D1由多个彼此并联的(单元)开关元件形成。相较于降压二极管D2中的情况，在所述增压二极管D1中作为所述并联的(单元)二极管的元件的数量更大。在此，降压二极管D2可以由单个元件或者多个彼此并联的(单元)二极管形成。换句话说，在此构造示例中，增压二极管D1被分成J个单元元件(芯片)，并且降压二极管D2被分成K个单元元件(芯片)，其中，J是等于或大于2的整数，K是等于或大于1的整数，并且J＞K。此外，在此构造示例中，形成二极管D1和D2的多个二极管彼此基本相同。
更具体地，在图2所示的示例中，增压二极管D1由四个并联的二极管D11-D14形成，降压二极管D2由三个并联的二极管D21-D23形成。二极管D11-D14和二极管D21-D23具有相同的规格。
(第二构造示例)
在此构造示例中，增压开关元件Q2的放热效率高于降压开关元件Q1的放热效率。
根据一个方面，增压开关元件Q2本身的放热性能高于降压开关元件Q1本身的放热性能。例如，增压开关元件Q2的元件面积大于降压开关元件Q1的元件面积。
根据另一个方面，设置用于冷却开关元件的冷却装置，并且冷却增压开关元件Q2的冷却性能高于冷却降压开关元件Q1的冷却性能。例如，在冷却开关元件的冷却介质被循环的构造中，增压开关元件Q2被布置在冷却介质的循环通道的上游，降压开关元件Q1被布置在下游。
此外，在此构造示例中，增压二极管D1的放热效率高于降压二极管D2的放热效率。
根据一个方面，增压二极管D1本身的放热性能高于降压二极管D2本身的放热性能。例如，增压二极管D1的元件面积大于降压二极管D2的元件面积。
根据另一个方面，设置用于冷却二极管的冷却装置，并且冷却增压二极管D1的冷却性能高于冷却降压二极管D2的冷却性能。例如，在冷却二极管的冷却介质被循环的构造中，增压二极管D1被布置在冷却介质的循环通道的上游，降压二极管D2被布置在下游。
(第三构造示例)
在此构造示例中，增压开关元件Q2的耐热性高于降压开关元件Q1的耐热性。更具体地，较之降压开关元件Q1，增压开关元件Q2由较高耐热性的材料制成。例如，增压开关元件Q2是SiC半导体元件，降压开关元件Q1是Si半导体元件。
并且，在此构造示例中，增压二极管D1的耐热性高于降压二极管D2的耐热性。更具体地，较之降压二极管D2，增压二极管D1由较高耐热性的材料制成。例如，增压二极管D1是碳化硅(SiC)半导体元件，降压二极管D2是硅(Si)半导体元件。
(第四构造示例)
在此构造示例中，控制装置50在增压开关元件Q2的检测温度已经达到特定增压上限温度时，基本禁止电流通过增压开关元件Q2，并且在降压开关元件Q1的检测温度已经达到特定降压上限温度时，基本禁止电流通过降压开关元件Q1。DC-DC变压器20被构造成所述增压上限温度高于所述降压上限温度。例如，DC-DC变压器20被构造成增压开关元件Q2的温度较之降压开关元件Q1被精确地检测。
在此所指的开关元件的检测温度是由温度传感器检测的开关元件的温度。
短语“基本禁止电流通过开关元件”在此意指将通过开关元件的电流的量限制到小到足以防止对元件的损伤的量。根据一个方面，电流的通过被完全禁止。
在增压开关元件Q2的检测温度已经达到特定增压上限温度的情况下，可以不仅基本禁止电流通过开关元件Q2，而且基本禁止电流通过开关元件Q1。并且，在降压开关元件Q1的检测温度已经达到特定增压上限温度的情况下，可以不仅基本禁止电流通过开关元件Q1，而且基本禁止电流通过开关元件Q2。
更具体地，在此构造示例中，增压开关元件Q2和降压开关元件Q1彼此基本相同，例如它们是相同规格的元件。当增压开关元件Q2的检测温度TL已经达到增压上限温度TL1(＝T1-ΔTL)时，控制装置50基本禁止电流通过增压开关元件Q2。并且，当降压开关元件Q1的检测温度TU已经达到降压上限温度TU(＝T1-ΔTU)时，控制装置50基本禁止电流通过降压开关元件Q1。在此，T1是开关元件Q1和Q2的元件耐热温度。ΔTL是考虑了增压开关元件Q2的温度的检测误差的余量(允许量)。ΔTU是考虑了降压开关元件Q1的温度的检测误差的余量(允许量)。DC-DC变压器20被构造成使得ΔTL＜ΔTU成立，就是说使得TL1＞TU1成立。这样的构造的示例包括但不限于下述的(a)到(c)的构造。因该注意，(a)到(c)的构造可以根据需要进行组合。
(a)温度传感器被形成为对于增压开关元件Q2的温度检测准确性高于对于降压开关元件Q1的温度检测准确性。
(b)DC-DC变压器20具有图3所示的构造。更具体地，增压开关元件Q2由两个并联的开关元件Q21和Q22形成，降压开关元件Q1由两个并联的开关元件Q11和Q12形成。开关元件Q11，Q12，Q21和Q22彼此基本相同，例如它们具有相同的规格。并且，增压二极管D1由两个并联的二极管D11和D12形成，降压二极管D2由两个并联的二极管D21和D22形成。二极管D11，D12，D21和D22彼此基本相同，例如它们具有相同的规格。此外，设置检测开关元件Q11的温度传感器S1和检测开关元件Q21的温度传感器S2。在此，温度传感器S1和S2的检测准确性是相同的。
当温度传感器S2处的检测温度(即，开关元件Q21的检测温度)TL已经达到增压上限温度TL1(＝T1-ΔTL)时，控制装置50基本禁止电流通过增压开关元件Q21和Q22。并且，当温度传感器S1处的检测温度(即，开关元件Q11的检测温度)TU达到降压上限温度TU1(＝T1-ΔTU)时，控制装置50基本禁止电流通过降压开关元件Q11和Q12。
在此，ΔTL是考虑了温度传感器S2的检测公差ΔTS和开关元件Q21和Q22之间的温度差ΔT2的余量，例如，ΔTL＝ΔTS+ΔT2。并且，ΔTU是考虑了温度传感器S1的检测公差ΔTS和开关元件Q11和Q12之间的温度差ΔT1的余量，例如，ΔTU＝ΔTS+ΔT1。
DC-DC变压器20被构造成使得ΔT2＜ΔT1成立，例如，在多个元件中选出具有均一元件特性的两个开关元件，并且将其用作开关元件Q21和Q22，使得开关元件Q21和Q22之间的温度差ΔT2变得更小。
(c)增压开关元件Q2由多个彼此并联的开关元件形成，并且当多个开关元件的多个检测温度中的最高检测温度达到增压上限温度时，控制装置50基本禁止电流通过。
更具体地，增压开关元件Q2和降压开关元件Q1中的每一个由多个彼此并联的开关元件形成，并且形成增压开关元件Q2和降压开关元件Q1的多个开关元件彼此基本相同(例如，具有相同的规格)。当形成增压开关元件Q2的多个开关元件的多个检测温度中的最高检测温度达到增压上限温度时，控制装置50基本禁止电流通过。对于降压侧，例如，形成降压开关元件Q1的多个开关元件中的一个开关元件的温度被检测，并且当该一个开关元件的检测温度达到降压上限温度时，控制装置50基本禁止电流通过。
作为一个示例，DC-DC变压器20具有图4所示的构造。更具体地，增压开关元件Q2由两个并联的开关元件Q21和Q22形成，降压开关元件Q 1由两个并联的开关元件Q11和Q12形成。开关元件Q11，Q12，Q21和Q22彼此基本相同，例如它们具有相同的规格。并且，增压二极管D1由两个并联的二极管D11和D12形成，降压二极管D2由两个并联的二极管D21和D22形成。二极管D11，D12，D21和D22彼此基本相同，例如它们具有相同的规格。此外，设置检测开关元件Q11的温度传感器S11、检测开关元件Q21的温度传感器S21和检测开关元件Q22的温度传感器S22。在此，温度传感器S11、S21和S22的检测准确性是相同的。
当作为温度传感器S21和S22的检测温度中较高那一个的检测温度TL已经达到增压上限温度TL1(＝T1-ΔTL)时，控制装置50基本禁止电流通过增压开关元件Q21和Q22。并且，当温度传感器S11处的检测温度TU达到降压上限温度TU1(＝T1-ΔTU)时，控制装置50基本禁止电流通过降压开关元件Q11和Q12。
在此，ΔTL是考虑了温度传感器的检测公差ΔTS的余量，例如，ΔTL＝ΔTS。并且，ΔTU是考虑了温度传感器S1的检测公差ΔTS和开关元件Q11和Q12之间的温度差ΔT1的余量，例如，ΔTU＝ΔTS+ΔT1。因此，ΔTL＜ΔTU，并且ΔTL1＞ΔTU1。
此外，作为第四构造示例的一个方面，控制装置50可以执行负载因子限制控制，以响应于增压开关元件Q2的检测温度TL和降压开关元件Q1的检测温度TU，限制负载因子。下面将更具体地描述负载因子限制控制。
控制装置50基于图5所示的增压负载因子限制映射图找出负载因子LFL，同时基于图6所示的降压负载因子限制映射图找出负载因子LFU，并且将负载因子限制为负载因子LFL和LFU中的具有较小值的那一个。
对于图5所示的增压负载因子限制映射图，横坐标表示增压开关元件Q2的检测温度TL，并且纵坐标表示负载因子。在此所描述的100％的负载因子是蓄电装置10的最大放电功率或最大充电功率。当检测温度TL落入低于负载因子限制控制开始温度TL0的范围时，负载因子LFL＝100％，并且不执行负载因子控制。当检测温度TL落入高到或高于增压上限温度TL1的范围内时，负载因子LFL＝0％。当检测温度TL落入从负载因子限制控制开始温度TL0到增压上限温度TL1的范围内时，负载因子LFL随着检测温度TL的升高而从100％逐渐减小到0％。负载因子限制控制开始温度TL0例如是TL1-10℃。
对于图6所示的降压负载因子限制映射图，横坐标表示降压开关元件Q1的检测温度TU，并且纵坐标表示负载因子。在此所描述的100％的负载因子是蓄电装置10的最大放电功率或最大充电功率。当检测温度TU落入低于负载因子限制控制开始温度TU0的范围时，负载因子LFU＝100％，并且不执行负载因子控制。当检测温度TU落入高到或高于降压上限温度TU1的范围内时，负载因子LFU＝0％。当检测温度TU落入从负载因子限制控制开始温度TU0到降压上限温度TU1的范围内时，负载因子LFU随着检测温度TU的升高而从100％逐渐减小到0％。负载因子限制控制开始温度TU0例如是TU1-10℃。
如从图5和图6可以理解的，负载因子限制控制开始温度TL0高于负载因子限制控制开始温度TU0。并且，对于不执行负载因子控制的区域(由图5和图6中的阴影所示的区域)，增压侧高于降压侧。
根据上述实施例，可以获得如下的优点(1)-(15)。
(1)根据上述实施例，在用于电动车辆的DC-DC变压器中，所述增压开关元件的电流允许量大于所述降压开关元件的电流允许量，其中，所述DC-DC变压器设置在所述电动车辆的蓄电装置和驱动电机之间，用于在由所述驱动电机进行动力驱动时通过电抗器、增压开关元件和增压二极管来升高所述蓄电装置的电力，并且用于在所述驱动电机的再生运转时通过所述电抗器、降压开关元件和降压二极管来降低再生电力。因此，根据此实施例，可以实现适用于如下情况的构造：在用于电动车辆的DC-DC变压器中通过增压开关元件的电流量大于通过降压开关元件的电流量。因而可以使得DC-DC变压器(具体地，增压开关元件和降压开关元件)的构造最为合适，这可以减小其成本和尺寸。
(2)根据上述第一构造示例，所述增压开关元件由多个彼此并联的开关元件形成，并且相较于所述降压开关元件中的情况，在所述增压开关元件中作为所述并联的开关元件的元件的数量更大。因而，可以针对动力驱动时和再生时的电学技术要求，利用足够数量的元件形成增压开关元件和降压开关元件，这可以减小成本。更具体地，较之图8中所示的现有技术中的构造，形成降压开关元件的元件的数量可以被减小，这可以降低成本。
(3)并且，根据上述第一构造示例，因为形成所述增压开关元件和所述降压开关元件的所述多个开关元件彼此基本相同，所以可以不需准备多种类型的开关元件，这可以降低成本。
(4)根据上述第二构造示例，因为所述增压开关元件的放热效率高于所述降压开关元件的放热效率，可以通过较之降压开关元件在一定程度上减小增压开关元件的升温，可以增大增压开关元件的电流允许量。
(5)根据上述第二构造示例的一个方面，所述增压开关元件的元件面积大于所述降压开关元件的元件面积。当以此方式构造时，较之降压开关元件，可以使得增压开关元件获得更大的放热面积，这可以提高增压开关元件的放热效率。并且，较之降压开关元件，可以降低增压开关元件中的损耗，这可以减小增压开关元件的发热值。
(6)根据上述第三构造示例，因为所述增压开关元件的耐热性高于所述降压开关元件的耐热性，所以较之降压开关元件，增压开关元件可以在高温下使用，这可以增大增压开关元件的电流允许量。
(7)根据上述第四构造示例，在还包括控制器的构造中，所述DC-DC变压器被构造成所述增压上限温度高于所述降压上限温度，其中在所述增压开关元件的检测温度已经达到特定增压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过所述增压开关元件，并且在所述降压开关元件的检测温度已经达到特定降压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过所述降压开关元件。当以此方式构造时，较之降压开关元件，增压开关元件可以在更高温度下使用，从而增大了增压开关元件的电流允许量。
(8)根据第四构造示例的一个方面，所述增压开关元件和所述降压开关元件其中每一个均由多个彼此并联的开关元件形成，并且在形成所述增压开关元件的所述多个开关元件的多个检测温度中的最高检测温度已经达到所述增压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过。根据此方面，因为可以准确地检测在形成所述增压开关元件的所述多个开关元件中的具有最高温度的开关元件的温度，所以增压上限温度可以被设定为高于降压上限温度。
(9)并且，根据上述第四构造示例，因为形成所述增压开关元件和所述降压开关元件的所述多个开关元件彼此基本相同，所以可以不需准备多种类型的开关元件，从而可以降低成本。
(10)在此实施例中，所述增压二极管的电流允许值也大于所述降压二极管的电流允许值。因此，根据此实施例，可以实现适用于如下情况的构造：在用于电动车辆的DC-DC变压器中通过增压二极管的电流量大于通过降压二极管的电流量。因而可以使得DC-DC变压器(具体地，增压二极管和降压二极管)的构造最为合适，这可以减小其成本和尺寸。
(11)根据上述第一构造示例，所述增压二极管由多个彼此并联的二极管形成，并且相较于所述降压二极管中的情况，在所述增压二极管中作为所述并联的二极管的元件的数量更大。因而，可以针对动力驱动时和再生时的电学技术要求，利用足够数量的元件形成增压二极管和降压二极管，这可以减小成本。更具体地，较之图8中所示的现有技术中的构造，形成降压二极管的元件的数量可以被减小，这可以降低成本。
(12)并且，根据上述第一构造示例，因为形成所述增压二极管和所述降压二极管的所述多个二极管彼此基本相同，所以可以不需准备多种类型的二极管，这可以降低成本。
(13)根据上述第二构造示例，因为所述增压二极管的放热效率高于所述降压二极管的放热效率，所以通过较之降压二极管在一定程度上减小增压二极管的升温，可以增大增压二极管的电流允许量。
(14)根据上述第二构造示例的一个方面，所述增压二极管的元件面积大于所述降压二极管的元件面积。当以此方式构造时，较之降压二极管，可以使得增压二极管获得更大的放热面积，这可以提高增压二极管的放热效率。并且，较之降压二极管，可以降低增压二极管中的损耗，这可以减小增压二极管的发热值。
(15)根据上述第三构造示例，因为所述增压二极管的耐热性高于所述降压二极管的耐热性，所以较之降压二极管，增压二极管可以在高温下使用，这可以增大增压二极管的电流允许量。
应该理解，本发明不限于上述实施例，并且可以以多种方式进行改进而不偏离本发明的范围。
例如，上述实施例描述了如下的情形，即其被构造成使得增压开关元件的电流允许量大于降压开关元件的电流允许量这一关系和增压二极管的电流允许量大于降压二极管的电流允许量这一关系同时成立。但是，其可以被构造为使得这两个关系中的任一一个成立。例如，第一构造示例描述了了如下的情形，即其被构造成使得增压开关元件的元件数量大于降压开关元件的元件数量这一关系和增压二极管的元件数量大于降压二极管的元件数量这一关系同时成立。但是，其可以被构造为使得这两个关系中的任一一个成立。
并且，当其被构造成使得增压开关元件的电流允许量大于降压开关元件的电流允许量时，降压二极管的电流允许量可以大于增压二极管的电流允许量。
此外，上述实施例描述了IGBT作为开关元件的示例。但是，开关元件可以使用双极型晶体管、MOS晶体管等。
在图1的示例中，逆变器30和驱动电机40的一个系统被连接到DC-DC变压器20。但是，具有多个逆变器和多个驱动电机的多个系统可以被连接到DC-DC变压器20。例如，根据该实施例的电动车辆可以是如图7所示的所谓串联并联式混合动力车辆。在图7中，两个逆变器31和32被并联连接到DC-DC变压器20，并且驱动电机41和42被分别连接到逆变器31和32。此外，一个驱动电机41被连接到内燃机60。驱动电机41执行用于起动内燃机60的起动机功能和用于通过内燃机60的驱动力来发电的发电功能两者。同时，驱动电机42执行用于依靠蓄电装置10和驱动电机41的电力驱动驱动轮的功能和用于在制动或减速时产生再生电力的发电功能两者。根据图7的构造，例如通过控制两个驱动电机41和42之间的电力平衡(发电和耗电之间的差)，来控制负载因子。

Claims (17)

1.一种用于电动车辆的直流-直流变压器，其设置在所述电动车辆的蓄电装置和驱动电机之间，用于在由所述驱动电机进行动力驱动时通过电抗器、增压开关元件和增压二极管来升高所述蓄电装置的电力，并且用于在所述驱动电机的再生运转时通过所述电抗器、降压开关元件和降压二极管来降低再生电力，其中：
所述增压开关元件的电流允许量大于所述降压开关元件的电流允许量。
2.如权利要求1所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压开关元件由多个彼此并联的开关元件形成，并且相较于所述降压开关元件中的情况，在所述增压开关元件中作为所述并联的开关元件的元件的数量更大。
3.如权利要求2所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
形成所述增压开关元件和所述降压开关元件的所述多个开关元件彼此基本相同。
4.如权利要求1所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压开关元件的放热效率高于所述降压开关元件的放热效率。
5.如权利要求4所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压开关元件的元件面积大于所述降压开关元件的元件面积。
6.如权利要求1所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压开关元件的耐热性高于所述降压开关元件的耐热性。
7.如权利要求1所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，还包括：
控制器，在所述增压开关元件的检测温度已经达到特定增压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过所述增压开关元件，并且在所述降压开关元件的检测温度已经达到特定降压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过所述降压开关元件，
其中，所述直流-直流变压器被构造成所述增压上限温度高于所述降压上限温度。
8.如权利要求7所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压开关元件和所述降压开关元件其中每一个均由多个彼此并联的开关元件形成，并且在形成所述增压开关元件的所述多个开关元件的多个检测温度中的最高检测温度已经达到所述增压上限温度时，所述控制器基本禁止电流通过。
9.如权利要求7或8所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
形成所述增压开关元件和所述降压开关元件的所述多个开关元件彼此基本相同。
10.如权利要求1所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压二极管的电流允许值也大于所述降压二极管的电流允许值。
11.一种用于电动车辆的直流-直流变压器，其设置在所述电动车辆的蓄电装置和驱动电机之间，用于在由所述驱动电机进行动力驱动时通过电抗器、增压开关元件和增压二极管来升高电力，并且用于在所述驱动电机的再生运转时通过所述电抗器、降压开关元件和降压二极管来降低再生电力，其中：
所述增压二极管的电流允许量大于所述降压二极管的电流允许量。
12.如权利要求10或11所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压二极管由多个彼此并联的二极管形成，并且相较于所述降压二极管中的情况，在所述增压二极管中作为所述并联的二极管的元件的数量更大。
13.如权利要求12所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
形成所述增压二极管和所述降压二极管的所述多个二极管彼此基本相同。
14.如权利要求10或11所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压二极管的放热效率高于所述降压二极管的放热效率。
15.如权利要求14所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压二极管的元件面积大于所述降压二极管的元件面积。
16.如权利要求10或11所述的用于电动车辆的直流-直流变压器，其中：
所述增压二极管的耐热性高于所述降压二极管的耐热性。
17.一种用于电动车辆的电机驱动设备，其特征在于包括如权利要求1-16中任一项所述的用于电动车辆的直流-直流变压器。
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