CN105656305A - 车辆用电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆用电源系统，能够使控制DC-DC转换器的控制电路低耐压化，并能够不需要使该控制电路起动的高耐压的起动装置。具备：电池；第一DC-DC转换器，将从上述电池供给的电力降压后供给至负载；第二DC-DC转换器，将从上述电池供给的电力降压；蓄电部，储存被上述第二DC-DC转换器降压为第一电压的电力；受电部，从外部设备接受比上述第一电压低电压的电力；以及控制电路，控制上述第一DC-DC转换器以及上述第二DC-DC转换器，上述控制电路以由上述受电部接受的电力起动，并以通过控制上述第二DC-DC转换器而被降压为比上述第一电压低的第二电压的电力进行动作。

Description

车辆用电源系统
技术领域
本发明涉及车辆用电源系统。
背景技术
在车辆用电源系统中，公知有一种为了能够不需要向负载供电的辅机电池而将电压比辅机电池高的主电池的电力降压后向负载供给电力的DC-DC转换器(例如，参照专利文献1)。该车辆用电源系统具备控制DC-DC转换器的控制电路、以及使该控制电路起动的起动装置。
专利文献1：日本特开2006-254565号公报
然而，在上述的现有技术中，由于控制电路和起动装置是将电压比较高的主电池作为电源的高电压部件，所以需要控制电路和起动装置的高耐压化，成本容易上升。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于，提供一种能够使控制DC-DC转换器的控制电路低耐压化，并能够不需要使该控制电路起动的高耐压的起动装置的车辆用电源系统。
在一个方案中，提供了一种车辆用电源系统，具备：
电池；
第一DC-DC转换器，将由所述电池供给的电力降压后向负载供给；
第二DC-DC转换器，将由所述电池供给的电力降压；
蓄电部，蓄积被所述第二DC-DC转换器降压为第一电压的电力；
受电部，从外部设备接受电压比所述第一电压低的电力；以及
控制电路，控制所述第一DC-DC转换器以及所述第二DC-DC转换器，
所述控制电路以由所述受电部接受的电力起动，并以通过控制所述第二DC-DC转换器而被降压为比所述第一电压低的第二电压的电力进行动作。
根据一个方式，由于控制电路以被降压为第二电压的电力进行动作，所以能够实现控制电路的低耐压化，并且，因为控制电路以由受电部接受的低电压的电力进行起动，所以能够不需要高耐压的起动装置。
附图说明
图1是表示车辆用电源系统的一个例子的图。
图2是表示DC-DC转换器的一个例子的图。
图3是表示图2的DC-DC转换器的动作的一个例子的时间图。
图4是表示车辆用电源系统起动时的动作的一个例子的流程图。
图5是表示车辆用电源系统起动时的动作的另一个例子的流程图。
图6是表示车辆用电源系统起动结束后的动作的一个例子的流程图。
图7是表示图2的DC-DC转换器的效率特性的一个例子的图。
具体实施方式
<电源系统101的构成>
图1是表示车辆用的电源系统101的构成的一个例子的图。电源系统101例如是被安装于汽车等车辆、向安装于车辆的各负载配电的车辆用电源系统的一个例子。电源系统101具备电池62b、第一转换器11、第二转换器12、蓄电部43、受电部40、以及控制电路50。
电池62b与第一转换器11的端口11b连接，并且，与第二转换器12的端口12b连接。电池62b有时被称为高电压级(例如，288V级或者200V级等)的主机电池(propulsionbattery/tractionbattery：推进电池/牵引蓄电池)。作为电池62b的具体例子，可列举锂离子电池等二次电池。
第一转换器11是对从电池62b供给至端口11b的直流电力进行降压转换，并将降压转换后的直流电力供给至负载61c的第一DC-DC转换器的一个例子。第一转换器11将输入至端口11b的直流电力的端口电压Vb(例如，288V)降压转换成比端口电压Vb低的端口电压Vc1(例如，12V)。然后，第一转换器11将降压转换后的端口电压Vc1的直流电力从端口11c对负载61c输出。
负载61c是与第一转换器11的端口11c连接的单个或者多个负载。负载61c有时被称为低电压级(例如，12V级)的辅机负载(auxiliaryload)。作为负载61c的具体例子，可列举控制预定的设备的ECU(电子控制装置)等。
第二转换器12是对从电池62b供给至端口12b的直流电力进行降压转换的第二DC-DC转换器的一个例子。第二转换器12将输入至端口12b的直流电力的端口电压Vb(例如，288V)降压转换成比端口电压Vb低的端口电压Va2(例如，12V)。然后，第二转换器12将降压转换后的端口电压Vb的直流电力从端口12a对蓄电部43输出。
蓄电部43与第二转换器12的端口12a连接，蓄积被第二转换器12降压转换成端口电压Va2的直流电力。蓄电部43例如是具有比电池62b的容量小的容量的电容器。作为蓄电部43的具体例子，可列举锂离子电容器等。
受电部40从外部设备80接受电压比端口电压Va2低的电力。受电部40例如设置于车门47。受电部40例如具有从外部设备80以非接触方式接受电力的受电线圈42、以及与受电线圈42并联连接的电容器41。电容器41暂时蓄积通过来自外部设备80的输电而激发的由受电线圈42接收到的直流电力。电容器41例如具有比蓄电部43的容量小的容量。电容器41既可以是锂离子电容器，也可以是锂离子电容器以外的其他电容器。
外部设备80是能够对受电部40传输电压比端口电压Va2低的电力的装置，例如是用户能够携带的电子设备。外部设备80例如具有以非接触的方式向受电部40的受电线圈42输电的送电线圈81。作为外部设备80的具体例子，可列举无线钥匙、智能手机等无线通信终端装置等。
受电部40不局限于NFC(NearFieldCommunication：近场通讯)方式、RFID(RadioFrequencyIdentifier：射频识别)方式等无线供电，也可以在以有线的方式与外部设备80连接的状态下从外部设备80受电。例如，受电部40也可以通过USB(Universa1Seria1Bus：通用串行总线)被供电。
控制电路50是控制第一转换器11以及第二转换器12的电压转换动作的控制部。控制电路50例如生成使第一转换器11进行电压转换动作的第一控制信号，并对第一转换器11输出第一控制信号。同样，控制电路50例如生成使第二转换器12进行电压转换动作的第二控制信号，并对第二转换器12输出第二控制信号。控制电路50例如是具备CPU的微型计算机、或者是具备微型计算机的电路。
控制电路50以由受电部40接受的电力进行起动。由此，由于控制电路50以比端口电压Vb、Va2低的电压(例如，5V)的电力起动，所以能够不需要使控制电路50起动的高耐压的起动装置(例如，将电池62b作为电源的起动装置)。由于不需要高耐压的起动装置，所以例如能够降低电源系统101的成本。
控制电路50在以由受电部40接受的电力起动之后，能够开始第一转换器11以及第二转换器12的电压转换动作的控制，例如能够开始上述的第一控制信号以及第二控制信号的生成。
控制电路50在利用由受电部40接受的电力起动之后，以通过控制第二转换器12而被降压为比端口电压Va2低的端口电压Vc2(例如，5V)的直流电力进行动作。即，基于从受电部40供给的电力起动后的控制电路50通过控制第二转换器12而以从第二转换器12的端口12c输出的端口电压Vc2的电力向控制电路50本身提供所需要的电力。由于控制电路50以被降压为比端口电压Vb、Va2低的端口电压Vc2的电力进行动作，所以能够实现控制电路50的低耐压化。
基于来自受电部40的电力起动的控制电路50例如与通过控制第一转换器11来向负载61c供电相比，通过控制第二转换器12来优先向控制电路50本身供电。由此，即使从受电部40供给至控制电路50的电力量比较少，也能够防止控制电路50起动后的动作所需要的电力量不足。
控制电路50例如在从基于第二控制信号使第二转换器12起动而开始向控制电路50本身供电起经过一定时间后，基于第一控制信号使第一转换器11起动来开始向负载61c的供电。由此，由于控制电路50能够使向控制电路50本身的供电比向负载61c的供电优先，所以能够防止控制电路50起动后的动作所需要的电力量不足。
控制电路50例如也可以按照从电池62b供给至第二转换器12的电力比从电池62b供给至第一转换器11的电力多的方式，控制第一转换器11以及第二转换器12。由此，由于控制电路50能够使向控制电路50本身的供电比向负载61c的供电优先，所以能够防止控制电路50起动后的动作所需要的电力量不足。
基于来自受电部40的电力而起动的控制电路50例如也可以与通过控制第二转换器12来供电给蓄电部43相比，通过控制第二转换器12来优先供电给控制电路50本身。由此，即使从受电部40供给至控制电路50的电力量比较少，也能够防止控制电路50起动后的动作所需要的电力量不足。
控制电路50例如在从基于第二控制信号使第二转换器12起动而开始向控制电路50本身的供电起经过一定时间后，通过控制第二转换器12来开始向蓄电部43的供电。由此，由于控制电路50能够使向控制电路50本身的供电比向蓄电部43的供电优先，所以能够防止控制电路50起动后的动作所需要的电力量不足。
控制电路50例如也可以按照从第二转换器12供给至控制电路50本身的电力比从第二转换器12供给至蓄电部43的电力多的方式，控制第二转换器12。由此，由于控制电路50能够使向控制电路50自身的供电比向蓄电部43的供电优先，所以能够防止控制电路50起动后的动作所需要的电力量不足。
电源系统101例如具备第一供电路径71、第二供电路径72、以及切换电路46。
第一供电路径71是将第一转换器11的端口11c与负载61c之间连结的电流路径。第二供电路径72是将第二转换器12的端口12a与蓄电部43之间连结的电流路径。切换电路46切换第一供电路径71与第二供电路径72之间的通电和非通电。控制电路50例如通过控制切换电路46来将第一供电路径71与第二供电路径72之间的状态切换为通电状态，从而能够从第二转换器12或者蓄电部43向负载61c供给电力。
该情况下，被第一转换器11降压的端口电压Vc1和被第二转换器12降压的端口电压Va2是彼此相等的电压值。此外，在端口电压Vc1和端口电压Va2是彼此不同的电压值的情况下，例如与切换电路46串联连接的DC-DC转换器也可以插入到第一供电路径71与第二供电路径72之间。
切换电路46在从第一转换器11供给至负载61c的电力不足的情况下，将第一供电路径71与第二供电路径72之间的状态切换成通电状态。由此，由于能够从第二供电路径72供电给第一供电路径71，所以能够补充从第一转换器11供给至负载61c的电力的不足量。
切换电路46例如具有开关44和二极管45。开关44是使第一供电路径71与第二供电路径72之间的通电接通断开的开关的一个例子。二极管45是与开关44并联连接，将第一供电路径71侧作为阳极侧，并将第二供电路径72侧作为阴极侧的二极管的一个例子。二极管45具有与第一供电路径71连接的阳极和与第二供电路径72连接的阴极。由此，由于即使开关44断开，也能够从第一供电路径71供电给第二供电路径72，所以能够从第一转换器11经由二极管45供电给蓄电部43。
第二转换器12能够将蓄积于蓄电部43的电力降压为端口电压Vc2，并将降压后的端口电压Vc2的直流电力供给至控制电路50。另一方面，如果是第一转换器11的起动后，则即使开关44断开，第一转换器11也能够从端口11c经由二极管45向蓄电部43一直供电(即，充电)。因此，例如基于来自受电部40的电力而起动的控制电路50能够利用第二转换器12将通过第一转换器11或者第二转换器12预先充电到蓄电部43的电力降压，并从第二转换器12受理降压后的电力。
开关44例如是晶体管。具备二极管45的开关44例如也可以是N沟道型的MOSFET。
第一转换器11也可以具有将从电池62b供给的端口电压Vb的电力降压为比端口电压Vc1高的端口电压Va1(例如，48V)，并向与负载61c不同的第二负载61a供给降压后的电力的构成。第一转换器11能够供给至负载61c以及第二负载61a的最大电力Pmax1比第二转换器12能够供给至蓄电部43以及控制电路50的最大电力Pmax2大。由此，能够防止负载61c或者第二负载61a所需要的电力不足。另外，能够使第二转换器12比第一转换器11小型化。
第二负载61a是与第一转换器11的端口11a连接的单个或者多个负载。作为第二负载61a的具体例子，可列举辅助转向的电动动力转向系统等。
图2是表示电源电路10的构成的一个例子的图。电源电路10是第一转换器11或者第二转换器12的一个例子。在图2的电源电路10是图1的第一转换器11的一个例子的情况下，第一端口60a对应于端口11a，第二端口60c对应于端口11c，第三端口60b对应于端口11b，端口电压Va对应于端口电压Va1，端口电压Vc对应于端口电压Vc1。另一方面，在图2的电源电路10是图1的第二转换器12的一个例子的情况下，第一端口60a对应于端口12a，第二端口60c对应于端口12c，第三端口60b对应于端口12b，端口电压Va对应于端口电压Va2，端口电压Vc对应于端口电压Vc2。
电源电路10是具有上述三个端口，并具有从这三个端口中选择任意两个端口，在该两个端口之间进行电力转换的功能的电力转换电路。此外，电源电路10是至少具有三个以上的多个端口，且在至少三个以上的多个端口中的任意两个端口间都能够转换电力的电路。
端口电压Va、Vc、Vb分别是第一端口60a、第二端口60c、第三端口60b中的输入输出电压(输入电压或者输出电压)。
电源电路10也可以具备与第一端口60a连接而设置的电容器C1。电源电路10也可以具备与第二端口60c连接而设置的电容器C2。作为电容器C1、C2的具体例子，可列举薄膜电容器、铝电解电容器、陶瓷电容器、固体高分子电容器等。
电容器C1例如被插入在第一端口60a的高电位侧的端子613与第一端口60a以及第二端口60c的低电位侧的端子614之间。通过电容器C1连接于第一端口60a，例如能够将端口电压Va平滑化。
电容器C2例如被插入在第二端口60c的高电位侧的端子616与第一端口60a以及第二端口60c的低电位侧的端子614之间。通过电容器C2连接于第二端口60c，例如能够将端口电压Vc平滑化。
电源电路10是包括初级侧转换电路20和次级侧转换电路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通过变压器400而磁耦合。包括第一端口60a以及第二端口60c的初级侧端口和包括第三端口60b的次级侧端口经由变压器400连接。
变压器400具有初级侧线圈202和次级侧线圈302，通过初级侧线圈202和次级侧线圈302以耦合系数kr磁耦合，作为初级侧线圈202和次级侧线圈302的匝数比为1:N的变压器发挥作用。N是比1大的正数。变压器400例如是具有中心抽头202m的中心抽头式变压器。
初级侧线圈202具有初级侧第一绕组202a、初级侧第二绕组202b、以及从初级侧第一绕组202a与初级侧第二绕组202b的中间连接点抽出的中心抽头202m。初级侧第一绕组202a的匝数与初级侧第二绕组202b的匝数相等。中心抽头202m与第二端口60c的高电位侧的端子616连接。
初级侧转换电路20是包括初级侧全桥电路200、第一端口60a、以及第二端口60c而构成的初级侧电路。初级侧全桥电路200设置于变压器400的初级侧。初级侧全桥电路200是包括变压器400的初级侧线圈202、初级侧磁耦合电抗器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、初级第二下臂/V1而构成的初级侧电力转换部。
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分别例如是包括N沟道型MOSFET和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管(寄生二极管)而构成的开关元件。也可以将二极管并联地追加连接于各臂。
初级侧全桥电路200具有与第一端口60a的高电位侧的端子613连接的初级侧正极母线298、以及与第一端口60a以及第二端口60c的低电位侧的端子614连接的初级侧负极母线299。
在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间连接有由初级侧第一上臂U1和初级侧第一下臂/U1串联连接而构成的初级侧第一臂电路207。初级侧第1臂电路207是能够基于初级侧第一上臂U1以及初级侧第一下臂/U1的接通断开的开关动作进行电力转换动作的初级侧第一电力转换电路部(初级侧U相电力转换电路部)。
在初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间连接有由初级侧第二上臂V1和初级侧第二下臂/V1串联连接而构成的初级侧第二臂电路211。初级侧第二臂电路211与初级侧第一臂电路207并联连接。初级侧第二臂电路211是能够基于初级侧第二上臂V1以及初级侧第二下臂/V1的接通断开的开关动作进行电力转换动作的初级侧第二电力转换电路部(初级侧V相电力转换电路部)。
在将初级侧第一臂电路207的中点207m和初级侧第二臂电路211的中点211m连接的桥接部分设置有初级侧线圈202和初级侧磁耦合电抗器204。若对桥接部分更详细地说明连接关系，则初级侧第一臂电路207的中点207m与初级侧磁耦合电抗器204的初级侧第一电抗器204a的一端连接。而且，初级侧第一电抗器204a的另一端与初级侧线圈202的一端连接。并且，初级侧线圈202的另一端与初级侧磁耦合电抗器204的初级侧第二电抗器204b的一端连接。并且，初级侧第二电抗器204b的另一端与初级侧第二臂电路211的中点211m连接。
初级侧磁耦合电抗器204包括初级侧第一电抗器204a、以及以耦合系数k1与初级侧第一电抗器204a磁耦合的初级侧第二电抗器204b。
中点207m是初级侧第一上臂U1与初级侧第一下臂/U1之间的初级侧第一中间节点，中点211m是初级侧第二上臂V1与初级侧第二下臂/V1之间的初级侧第二中间节点。中点207m依次经由初级侧第一电抗器204a、初级侧线圈202、初级侧第二电抗器204b而与中点211m连接。
第一端口60a是连接于连接初级侧全桥电路200，且设置于初级侧正极母线298与初级侧负极母线299之间的输入输出端口。第一端口60a包括端子613和端子614而构成。
第二端口60c是连接于变压器400的初级侧的中心抽头202m，且设置于初级侧负极母线299与初级侧线圈202的中心抽头202m之间的输入输出端口。第二端口60c包括端子614和端子616而构成。
次级侧转换电路30是包括次级侧全桥电路300和第三端口60b而构成的次级侧电路。次级侧全桥电路300设置于变压器400的次级侧。次级侧全桥电路300是包括变压器400的次级侧线圈302、次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2、以及次级侧第二下臂/V2而构成的次级侧电力转换部。
次级侧第一上臂U2、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二上臂V2、以及次级侧第二下臂/V2分别例如是包括N沟道型的MOSFET和作为该MOSFET的寄生元件的体二极管(寄生二极管)而构成的开关元件。也可以将二极管并联地追加连接于各臂。
次级侧全桥电路300具有与第三端口60b的高电位侧的端子618连接的次级侧正极母线398、和与第三端口60b的低电位侧的端子620连接的次级侧负极母线399。
在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间连接有由次级侧第一上臂U2和次级侧第一下臂/U2串联连接而构成的次级侧第一臂电路307。次级侧第一臂电路307是能够基于次级侧第一上臂U2以及次级侧第一下臂/U2的接通断开的开关动作进行电力转换动作的次级侧第一电力转换电路部(次级侧U相电力转换电路部)。
在次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间连接有由次级侧第二上臂V2和次级侧第二下臂/V2串联连接而构成的次级侧第二臂电路311。次级侧第二臂电路311与次级侧第一臂电路307并联连接。次级侧第二臂电路311是能够通过次级侧第二上臂V2以及次级侧第二下臂/V2的接通断开的开关动作进行电力转换动作的次级侧第二电力转换电路部(次级侧V相电力转换电路部)。
在将次级侧第一臂电路307的中点307m和次级侧第二臂电路311的中点311m连接的桥接部分设置有次级侧线圈302。若对桥接部分更更详细地说明连接关系，则在次级侧第一臂电路307的中点307m连接次级侧线圈302的一端。而且，次级侧线圈302的另一端与次级侧第二臂电路311的中点311m连接。
中点307m是次级侧第一上臂U2与次级侧第一下臂/U2之间的次级侧第一中间节点，中点311m是次级侧第二上臂V2与次级侧第二下臂/V2之间的次级侧第二中间节点。中点307m经由次级侧线圈302与中点311m连接。
第三端口60b是连接于次级侧全桥电路300且被设置于次级侧正极母线398与次级侧负极母线399之间的输入输出端口。第三端口60b包括端子618和端子620而构成。
控制电路50(参照图1)是输出使初级侧全桥电路200以及次级侧全桥电路300内的各臂接通断开的控制信号(例如，上述的第一控制信号以及第二控制信号)的电路的一个例子。
图3是表示各臂的接通断开的时间图的一个例子的图。在图3中，U1是初级侧第一上臂U1的接通断开波形，V1是初级侧第二上臂V1的接通断开波形，U2是次级侧第一上臂U2的接通断开波形，V2是次级侧第二上臂V2的接通断开波形。初级侧第一下臂/U1、初级侧第二下臂/V1、次级侧第一下臂/U2、次级侧第二下臂/V2的接通断开波形分别是将初级侧第一上臂U1、初级侧第二上臂V1、次级侧第一上臂U2、次级侧第二上臂V2的接通断开波形反转而得到的波形。
此外，也可以在上下臂的两个接通断开波形间以上下臂双方接通而不流过贯通电流的方式设置死区时间。另外，在图3所示的8个接通断开波形中，高电平表示接通状态，低电平表示断开状态。
控制电路50反复进行包括4个期间的开关模式，来使各臂接通断开。第一期间t2-t4是第一上臂U1、U2和第二下臂/V1、/V2接通，并且，第二上臂V1、V2和第一下臂/U1、/U2断开的期间。第二期间t5-t7是第一下臂/U1、/U2和第二下臂/V1、/V2接通，并且，第一上臂U1、U2和第二上臂V1、V2断开的期间。第三期间t8-t10是第一下臂/U1、/U2和第二上臂V1、V2接通，并且，第一上臂U1、U2和第二下臂/V1、/V2断开的期间。第四期间t11-t12是第一下臂/U1、/U2和第二下臂/V1、/V2接通，并且，第一上臂U1、U2和第二上臂V1、V2断开的期间。
控制电路50例如能够通过控制占空比D(＝δ/T)来变更初级侧全桥电路200的升降压比(升压比或者降压比)。
占空比D是接通时间δ在初级侧全桥电路200内的初级侧第一上臂U1以及初级侧第二上臂V1的开关周期T中所占的比例。初级侧第一上臂U1的占空比D和初级侧第二上臂V1的占空比D彼此相等。初级侧全桥电路200的升降压比是第一端口60a与第二端口60c之间的变压比。
因此，例如表示为初级侧全桥电路200的升降压比＝第二端口60c的电压/第一端口60a的电压＝δ/T。
其中，接通时间δ表示初级侧第一上臂U1以及初级侧第二上臂V1的接通时间，并且，表示次级侧第一上臂U2以及次级侧第二上臂V2的接通时间。另外，构成为初级侧全桥电路200的臂的开关周期T和构成为次级侧全桥电路300的臂的开关周期T是相等的时间。
另外，控制电路50在稳态时使U1与V1的相位差α例如以180度(π)动作，也使U2与V2的相位差β以180度(π)动作。U1与V1的相位差α是定时t2与定时t8之间的时间差，U2与V2的相位差是定时t1与定时t7之间的时间差。
并且，控制电路50能够通过控制相位差φ(相位差φu以及相位差φv)来调整在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间经由变压器400传输的传输电力P。
相位差φ是在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同的相的电力转换电路部间的开关定时的偏差(时滞)。
相位差φu是初级侧第一臂电路207与次级侧第一臂电路307的对应的相间的开关定时的偏差，是初级侧第一臂电路207的开关与次级侧第一臂电路307的开关之间的时间差。例如，相位差φu是初级侧第一上臂U1的接通定时t2与次级侧第一上臂U2的接通定时t1之间的差。初级侧第一臂电路207的开关与次级侧第一臂电路307的开关由控制电路50以彼此同相(即，U相)来控制。
相位差φv是初级侧第二臂电路211与次级侧第二臂电路311的对应的相间的开关定时的偏差，是初级侧第二臂电路211的开关与次级侧第二臂电路311的开关之间的时间差。例如，相位差φv是初级侧第二上臂V1的接通定时t8与次级侧第二上臂V2的接通定时t7之间的差。初级侧第二臂电路211的开关与次级侧第二臂电路311的开关由控制电路50以彼此同相(即，V相)来控制。
控制电路50能够通过将相位差φu控制为正值并且将相位差φv控制为正值，来将传输电力P从初级侧全桥电路200向次级侧全桥电路300传输，通过将相位差φu控制为负值并且将相位差φv控制为负值，来将传输电力P从次级侧全桥电路300向初级侧全桥电路200传输。即，在初级侧全桥电路200与次级侧全桥电路300之间相同相的电力转换电路部间，传输电力P从具备上臂首先接通的电力转换电路部的全桥电路传输至具备上臂后接通的电力转换电路部的全桥电路。
例如，在图3的情况下，次级侧第一上臂U2的接通(turnon)定时t1比初级侧第一上臂U1的接通定时t2靠前。因此，传输电力P从具备具有次级侧第一上臂U2的次级侧第一臂电路307的次级侧全桥电路300传输至具备具有初级侧第一上臂U1的初级侧第一臂电路207的初级侧全桥电路200。同样，次级侧第二上臂V2的接通定时t7比初级侧第二上臂V1的接通定时t8靠前。因此，传输电力P从具备具有次级侧第二上臂V2的次级侧第二臂电路311的次级侧全桥电路300传输至具备具有初级侧第二上臂V1的初级侧第二臂电路211的初级侧全桥电路200。
控制电路50通常在使相位差φu和相位差φv彼此相等的状态下进行控制，但也可以在满足传输电力P所要求的精度的范围内，使相位差φu和相位差φv彼此偏移地进行控制。即，相位差φu和相位差φv通常被控制为彼此相同的值，但如果满足传输电力P所要求的精度，则也可以控制为彼此不同的值。
控制电路50例如能够反馈由检测电路检测到的端口电压Vc来控制占空比D，以使端口电压Vc与对第二端口60c设定的目标电压Vco一致。或者，在其它的定时，控制电路50例如能够反馈由检测电路检测到的端口电压Va来控制占空比D，以使端口电压Va与对第一端口60a设定的目标电压Vao一致。
并且，控制电路50例如能够反馈由检测电路检测到的传输电力P来控制相位差φ，以使传输电力P与目标传输电力Po一致。控制电路50例如执行反馈由检测电路检测到的传输电力PA+C来控制相位差φ，以使从第三端口60b传输到第一端口60a以及第二端口60c的传输电力PA+C与目标传输电力PA+C*一致的电力反馈控制。或者，在其它的定时，控制电路50例如执行反馈由检测电路检测到的传输电力PB来控制相位差φ，以使从第一端口60a传输到第三端口60b的传输电力PB与目标传输电力PB*一致的电力反馈控制。
传输电力PA+C是从次级侧全桥电路300经由变压器400传输给初级侧全桥电路200的电力，与传输到第一端口60a的传输电力PA和传输到第二端口60c的传输电力PC之和相等。传输电力PA与从第一端口60a输出的端口电压Va和从第一端口60a输出的端口电流Ia之积相等。传输电力PC与从第二端口60c输出的端口电压Vc和从第二端口60c输出的端口电流Ic之积相等。传输电力PB与从第三端口60b输出的端口电压Vb和从第三端口60b输出的端口电流Ib之积相等。
这样，电源电路10通过利用检测电路检测各端口的端口电压Va、Vb、Vc以及端口电流Ia、Ib、Ic，来控制占空比D和相位差φ的至少一方，从而在各端口间进行电力转换。
图4是表示图1所示的电源系统101起动时的动作的一个例子的流程图。
在步骤S10中，受电部40从外部设备80接受低电压的电力。
在步骤S20中，控制电路50以由受电部40接受的电力进行起动。
在步骤S30中，外部设备80执行外部设备80与控制电路50之间的认证作业。控制电路50也可以执行认证作业，但通过外部设备80执行认证作业，能够节约从受电部40供给至控制电路50的电力。作为认证的具体例子，可列举密码认证、指纹认证等生物体认证等。
在步骤S30中，当外部设备80进行认证作业的情况下，已通过来自受电部40的供电而起动了的控制电路50将设定于控制电路50的识别编码发送至外部设备80。
在步骤S40中，外部设备80比较从控制电路50获取到的识别编码和设定于外部设备80的识别编码，来判定认证的成功与否。
在步骤S50中，当在步骤S40中认证不成立的情况下，外部设备80例如向控制电路50通知认证结果不成立的情况。另外，当在步骤S40中认证不成立的情况下，外部设备80通过声音输出或者画面显示向用户通知认证结果不成立的情况。由此，用户能够认识到认证不成立。
在步骤S70中，由于当在步骤S40中认证不成立的情况下，外部设备80停止针对受电部40的送电，所以从受电部40向控制电路50的供电也停止，因此，控制电路50不使第一转换器11以及第二转换器12起动，控制电路50的动作停止。
在步骤S80中，当在步骤S40中认证成立的情况下，外部设备80向控制电路50通知认证结果成立的情况。由此，控制电路50使第二转换器12起动。通过第二转换器12起动，第二转换器12能够开始向控制电路50的供电，也能够开始向蓄电部43的充电。通过向控制电路50的供电开始，可确保控制电路50起动时的电力。
在步骤S90中，在蓄电部43的电压比预定的电压Vth低的情况下，控制电路50使第二转换器12的电压转换动作继续，直到蓄电部43的电压变得比电压Vth高为止。由此，即使第二转换器12不接受来自电池62b的电力供给，也能够将蓄电部43的电力降压为端口电压Vc2，并将降压为端口电压Vc2的电力供给至控制电路50。另外，即使第一供电路径71与第二供电路径72之间成为通电状态，也能够防止从蓄电部43供给至负载61c的电力的不足。
在步骤S100中，受电部40将被第二转换器12降压为端口电压Vc2的电力传输给外部设备80。由此，受电部40能够将外部设备80用于控制电路50的起动而消耗的电力返送给外部设备80。
在步骤S110中，若蓄电部43的电压变得比预定的电压Vth高，则控制电路50使第一转换器11起动。即，在蓄电部43的电压比预定电压Vth低的情况下，控制电路50禁止第一转换器11的起动。由此，在第一转换器11起动后，即使第一供电路径71与第二供电路径72之间成为通电状态，也能够防止从蓄电部43供给至负载61c的补充电力的不足。通过控制电路50起动了的第一转换器11开始以及继续对负载61c以及第二负载61a的供电。
负载61c也可以包括在步骤S40中认证成立的情况下将车门47解锁的解锁装置。通过电力从第一转换器11供给至解锁装置，解锁装置能够将门47解锁。因此，在受电部40设置于门47的情况下，车外的合法的用户能够通过将外部设备80举到受电部40，来将门47解锁。
在步骤S120中，由于控制电路50、第一转换器11以及第二转换器的起动结束，所以电源系统101的起动结束。
图5是表示电源系统101起动时的动作的另一个例子的流程图。省略与图4相同的步骤的说明。
在步骤S25中，控制电路50在执行步骤S30中的认证作业之前，使第二转换器12起动。由此，能够不等待认证作业的结果，就稳定地确保从第二转换器12供给至控制电路50的电力。
在步骤S60中，当在步骤S50中接受到认证不成立的通知的情况下，控制电路50使第二转换器12的动作停止。由于通过第二转换器12的动作停止，对控制电路50的供电停止，所以在步骤S70中控制电路50的动作也停止。
图6是表示电源系统101起动结束后的动作的一个例子的流程图。图6示出图4或者图5的步骤S120的起动结束后的动作。控制电路50变更从第一转换器11供给至负载61c以及第二负载61a的电力、从第二转换器12供给至蓄电部43以及控制电路50的电力、以及从蓄电部43供给至负载61c的电力的比率。由此，能够使第一转换器11和第二转换器12在高效的动作点动作。以下示出变更比率的方法的一个例子。
在步骤S130中，控制电路50计算第二负载61a、负载61c、以及控制电路50的动作所需要的总电力(需要电力Pn)。
在步骤S140中，控制电路50测定蓄电部43的蓄电量。
在步骤S150中，控制电路50决定在步骤S130中计算出的需要电力Pn中的蓄电部43所负担的电力(负担电力Ps)。控制电路50例如基于预先决定的表来决定比在步骤S140中测定出的蓄电量少的负担电力Ps。这是为了防止蓄电部43的过放电。
在步骤S160中，控制电路50决定从需要电力Pn减去负担电力Ps的剩余电力Pr的生成所需要的、第一转换器11的目标传输电力P11和第二转换器12的目标传输电力P12(Pr＝P11+P12)。控制电路50例如基于第一转换器11的效率η11的特性和第二转换器12的效率η12的特性，来决定目标传输电力P11和目标传输电力P12以使综合了效率η11和效率η12的总效率最佳。
图7是表示图2的电源电路10的效率η的特性的图。控制电路50基于图7的特性，决定尽量使第一转换器11的效率η11最佳的目标传输电力P11和尽量使第二转换器12的效率η12最佳的目标传输电力P12，以便目标传输电力P11和目标传输电力P12之和与剩余电力Pr一致。
在图6的步骤S170中，控制电路50决定目标传输电力P11的生成所需要的第一控制量(例如，第一转换器11的相位差φ11)、和目标传输电力P12的生成所需要的第二控制量(例如，第二转换器12的相位差φ12)。
在步骤S180中，控制电路50使切换电路46的开关44接通。由此，能够将分配给蓄电部43的负担电力Ps供给至负载61c。
在步骤S190中，控制电路50根据在步骤S170中决定的控制量，控制第一转换器11以及第二转换器12的电压转换动作。由此，控制电路50能够以负担电力Ps、第一转换器11的传输电力、以及第二转换器12的传输电力之和与所需电力Pn一致的方式控制第一转换器11以及第二转换器12。另外，能够使第一转换器11和第二转换器12在综合了效率η11和效率η12的总效率很好的动作点进行动作。
以上，通过实施方式对车辆用电源系统进行了说明，但本发明并不局限于上述实施方式。能够在本发明的范围内进行与其他实施方式的一部分或者全部的组合、置换等各种变形以及改进。
例如，第一转换器11能够供给至负载61c以及第二负载61a的最大电力Pmax1也可以与第二转换器12能够供给至蓄电部43以及控制电路50的最大电力Pmax2相同。
另外，各臂并不局限于MOSFET，也可以是进行接通断开动作的其他半导体开关元件。例如，各臂既可以是由IGBT、MOSFET等绝缘栅构成的电压控制型动力元件，也可以是双极晶体管。
另外，在上述的说明中，也可以将初级侧定义为次级侧，将次级侧定义为初级侧。
符号说明
10...电源电路；11...第一转换器；12...第二转换器；40...受电部；41...电容器；42...受电线圈；43...蓄电部；44...开关；45...二极管；46...切换电路；47...门；50...控制电路；62b...电池；71...第一供电路径；72...第二供电路径；80...外部设备；81...送电线圈；101...电源系统；200...初级侧全桥电路；202...初级侧线圈；202m...中心抽头；204...初级侧磁耦合电抗器；207...初级侧第一臂电路；207m...中点；211...初级侧第二臂电路；211m...中点；298...初级侧正极母线；299...初级侧负极母线；300...次级侧全桥电路；302...次级侧线圈；307...次级侧第一臂电路；307m...中点；311...次级侧第二臂电路；311m...中点；398...次级侧正极母线；399...次级侧负极母线；400...变压器；C1、C2...电容器；U1、V1、U2、V2...上臂；/U1、/V1、/U2、/V2...下臂。

Claims (15)

1.一种车辆用电源系统，具备：
电池；
第一DC-DC转换器，将由所述电池供给的电力降压后向负载供给；
第二DC-DC转换器，将由所述电池供给的电力降压；
蓄电部，蓄积被所述第二DC-DC转换器降压为第一电压的电力；
受电部，从外部设备接受电压比所述第一电压低的电力；以及
控制电路，控制所述第一DC-DC转换器以及所述第二DC-DC转换器，
其中，所述控制电路以由所述受电部接受的电力起动，并以通过控制所述第二DC-DC转换器而被降压为比所述第一电压低的第二电压的电力进行动作。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其中，
与通过控制所述第一DC-DC转换器来供电给所述负载相比，所述控制电路通过控制所述第二DC-DC转换器来优先供电给所述控制电路。
3.根据权利要求2所述的车辆用电源系统，其中，
所述控制电路在使所述第二DC-DC转换器起动来供电给所述控制电路之后，使所述第一DC-DC转换器起动来供电给所述负载。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的车辆用电源系统，其中，
与通过控制所述第二DC-DC转换器来供电给所述蓄电部相比，所述控制电路通过控制所述第二DC-DC转换器来优先供电给所述控制电路。
5.根据权利要求4所述的车辆用电源系统，其中，
所述控制电路在使所述第二转换器起动来供电给所述控制电路之后，通过控制所述第二转换器来供电给所述蓄电部。
6.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其中，
在所述外部设备与所述控制电路之间的认证成立的情况下，所述控制电路使所述第一DC-DC转换器起动来供电给所述负载。
7.根据权利要求6所述的车辆用电源系统，其中，
所述负载包括在所述认证成立的情况下将车门解锁的装置。
8.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其中，
在所述外部设备与所述控制电路之间的认证不成立的情况下，所述控制电路使所述第二DC-DC转换器停止。
9.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其中，
在所述控制电路起动后，通过所述第二DC-DC转换器降压为所述第二电压的电力被传输至所述外部设备。
10.根据权利要求1～9中任意一项所述的车辆用电源系统，其中，具备：
所述第一DC-DC转换器与所述负载之间的第一供电路径；
所述第二DC-DC转换器与所述蓄电部之间的第二供电路径；以及
切换所述第一供电路径与所述第二供电路径之间的通电和非通电的切换电路。
11.根据权利要求10所述的车辆用电源系统，其中，
在从所述第一DC-DC转换器供给至所述负载的电力不足的情况下，所述切换电路将所述第一供电路径与所述第二供电路径之间的状态切换为通电状态。
12.根据权利要求11所述的车辆用电源系统，其中，
在所述蓄电部的电压比预定的电压低的情况下，所述控制电路禁止所述第一DC-DC转换器的起动。
13.根据权利要求10所述的车辆用电源系统，其中，
所述切换电路具有：
开关，使所述第一供电路径与所述第二供电路径之间的通电接通断开；以及
二极管，与所述开关并联连接，并将所述第一供电路径侧作为阳极，将所述第二供电路径侧作为阴极。
14.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其中，
所述第一DC-DC转换器将由所述电池供给的电力降压到比所述第一电压高的第三电压后供给至与所述负载不同的第二负载，
所述第一DC-DC转换器能够供给至所述负载以及所述第二负载的最大电力比所述第二DC-DC转换器能够供给至所述蓄电部以及所述控制电路的最大电力大。
15.根据权利要求14所述的车辆用电源系统，其中，
所述控制电路变更从所述第一DC-DC转换器供给至所述负载及所述第二负载的电力、从所述第二DC-DC转换器供给至所述蓄电部及所述控制电路的电力、以及从所述蓄电部供给至所述负载的电力的比率。
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