CN106464131A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

电源装置包括：将输入电源进行电力转换并供给到蓄电装置的第1开关电源；将从第1开关电源或蓄电装置供给的电力进行电力转换并供给到负载装置的第2开关电源；使在第1开关电源、第2开关电源中产生的噪声降低的噪声滤波器；以及覆盖第1开关电源、第2开关电源及噪声滤波器，屏蔽电磁噪声的屏蔽罩。噪声滤波器设置在第1开关电源和蓄电装置之间、蓄电装置和第2开关电源之间，并且比从第1开关电源至蓄电装置的电力线和从第2开关电源至蓄电装置的电力线相交的分支点靠近蓄电装置。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及具有多个开关电源的电源装置。
背景技术
用于开关电源的开关元件产生与驱动时的电流/电压变化对应的高谐波噪声、以及高频噪声(以下，称为“开关噪声”)。产生的开关噪声向开关电源的输入方向及输出方向传导，所以对在各个方向中所连接的设备产生影响，会引起误动作。以往，作为对开关噪声的对策，用于除去开关噪声的滤波器被设置在电源装置中(例如，参照专利文献1及2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-89087号公报
专利文献2：日本特开2001-298952号公报
发明内容
本发明提供能够抑制滤波器造成的损耗及电路规模的增加的电源装置。
本发明的一方式的电源装置具有：第1开关电源、第2开关电源；噪声滤波器；以及屏蔽罩。第1开关电源将输入电源进行电力转换并供给到蓄电装置。第2开关电源将从第1开关电源或蓄电装置供给的电力进行电力转换并供给到负载装置。噪声滤波器使在第1开关电源、第2开关电源中产生的噪声降低。屏蔽罩覆盖第1开关电源、第2开关电源及噪声滤波器，屏蔽电磁噪声。噪声滤波器设置在第1开关电源和蓄电装置之间、蓄电装置和第2开关电源之间，并且比从第1开关电源至蓄电装置的电力线和从第2开关电源至蓄电装置的电力线相交的分支点靠近蓄电装置。
根据本发明，能够抑制电源装置中的、滤波器造成的损耗及电路规模的增加。
附图说明
图1表示以往的电源装置的结构例子的图。
图2表示以往的电源装置的另一结构例子的图。
图3表示本发明的实施方式的电源装置的结构的图。
图4表示本发明的实施方式的、具有共模的线路滤波器的结构例子的图。
图5表示本发明的实施方式的、无共模的线路滤波器的结构例子的图。
图6表示本发明的实施方式的电源装置的另一结构的图。
图7表示本发明的实施方式的电源装置的又一另一结构的图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前，简单地说明以往的电源装置中的问题。图1表示以往的电源装置10的结构例子。在电源装置10中，开关电源1将从电源(例如AC电源)供给的电力通过开关进行电力转换，并通过蓄电装置、或开关电源7向负载装置供给。此外，蓄电装置将通过开关电源7积累的电力向负载装置供给。开关电源7将从开关电源1或蓄电装置供给的电力通过开关进行电力转换(电压值转换)并向负载装置供给。再有，在图1中，开关电源1由AC-DC转换器2及DC-DC转换器3构成，开关电源7由DC-DC转换器构成。此外，在开关电源1及开关电源7各自的输入侧及输出侧，分别设置用于除去开关噪声的线路滤波器4、5、8、9。此外，对每个开关电源分别由屏蔽罩16、17覆盖开关电源1、7、及线路滤波器4、5、8、9。
此外，如图2所示，发明人还研究了具有使多个开关电源一体化结构的电源装置10a。电源装置10a仅在开关电源1及开关电源7双方被一个屏蔽罩11覆盖方面与图1所示的电源装置10不同。
在将图1所示的电路结构用一个屏蔽罩11覆盖而简单地进行一体化的情况下，如图2所示，对每个开关电源在输入输出侧的双方设置线路滤波器4、5、8、9。因此，开关电源越增加，滤波器的数也越增加，所以电源装置大型化，并且其重量也增加。此外，如图2所示，即使在电源的电力不通过蓄电装置而直接供给到负载装置的情况下(以点划线箭头表示的路径)，也经由在开关电源1、7的蓄电装置侧设置的2个线路滤波器5、9，所以线路滤波器5、9造成的损耗增加。
这样，在电源装置10a中，有线路滤波器5、9造成的损耗的增加、以及电源装置10a的电路规模的增加的问题。
以下，参照附图说明本发明的实施方式的电源装置100。图3是表示电源装置100的结构例子的图。
[电源装置100的结构]
电源装置100通过电力线(线束)与电源(输入电源)、蓄电装置、以及负载装置连接。
在以下，作为一例说明电源装置100装载在车辆上的情况。该情况下，例如，在图3中，电源是车辆外部的AC电源，蓄电装置是高压电池，是用于驱动车辆的电机等的电源。此外，负载装置例如是车辆上装载的电装组件(前大灯、雨刮器或音响等)、或用于驱动该电装组件的低压电池。
在电源装置100内的电流路径中，有(1)从电源至蓄电装置的充电时的路径(点线箭头)、(2)从电源至负载装置的电力供给时的路径(点划线箭头)、以及(3)从蓄电装置至负载装置的放电时的路径(虚线箭头)。
电源装置100具有：开关电源101(AC-DC转换器102、DC-DC转换器103)；开关电源104、线路滤波器105、106、107；屏蔽罩108。开关电源101相当于第1开关电源。开关电源104相当于第2开关电源。
开关电源101将电源通过开关进行电力转换。具体地说，开关电源101中，AC-DC转换器102将从电源供给的AC电力转换为DC电力。DC-DC转换器103变更从AC-DC转换器102供给的DC电力的电压值。DC-DC转换器103进行的电压值变更后的DC电力通过蓄电装置或开关电源104供给到负载装置。
开关电源104对于从开关电源101或蓄电装置供给的DC电力，通过开关进行电力转换(电压值变更)。具体地说，图3所示的开关电源104是DC-DC转换器，变更从DC-DC转换器103或蓄电装置供给的DC电力的电压值，供给到负载装置。
线路滤波器105、106、107是使开关电源101及开关电源104中产生的开关噪声降低的噪声滤波器。
具体地说，线路滤波器105设置在电源和开关电源101之间的电力线上，除去在开关电源101中产生的开关噪声。
线路滤波器106设置在开关电源101和蓄电装置之间，并且在蓄电装置和开关电源104之间，而且设置在比从开关电源101至蓄电装置的电力线和从开关电源104至蓄电装置的电力线相交的分支点100A靠近蓄电装置的位置。即，线路滤波器106设置在连接到蓄电装置的输入输出端子100B和分支点100A之间。再有，也可以不设置输入输出端子100B而将线路滤波器106直接地连接到蓄电装置。
线路滤波器106除去在开关电源101或开关电源104中产生的开关噪声。此外，线路滤波器106流动的电流的最大值(以下，称为“电流容量”)小于从开关电源101流动的电流的最大值(最大输出电流)和流到开关电源104的电流的最大值(最大输入电流)的相加值，大于开关电源101的最大输出电流和开关电源104的最大输入电流中较大的一方。
线路滤波器107设置在负载装置和开关电源104之间的电力线上，除去在开关电源104中产生的开关噪声。
图4及图5表示线路滤波器105、106、107的内部结构例子。图4所示的线路滤波器采用具有电容器C1～C6及共模扼流线圈L1的结构。图5所示的线路滤波器采用具有电容器C7～C9，而没有扼流线圈的结构。再有，线路滤波器中的线圈、电容器的有无及数量不限定于图4及图5所示的例子。
屏蔽罩108屏蔽从电源装置100内的各部分产生的辐射噪声(电磁噪声)。例如，屏蔽罩108是金属，形成为可一体地覆盖开关电源101、开关电源104、线路滤波器105、106、107。
[电源装置100的动作]
接着，说明电源装置100的动作。
在从电源至蓄电装置的充电时(以点线箭头表示的电流路径)中，开关电源101将从电源供给的AC电力转换为DC电力，供给到蓄电装置。该情况下，开关电源104不动作。在该电流路径中，线路滤波器105及线路滤波器106夹置在其间。
在从电源向负载装置供给时(以点划线箭头表示的电流路径)中，开关电源101将从电源供给的AC电力转换为DC电力。进而，开关电源104将从开关电源101供给的DC电力的电压值进行转换，供给到负载装置。在该电流路径中，线路滤波器105及线路滤波器107夹置在其间。即，在该电流路径中，线路滤波器106不夹置在其间。
再有，也有同时地进行从电源至蓄电装置的充电、以及从电源向负载装置的供给。
在从蓄电装置向负载装置的放电时(以虚线箭头表示的电流路径)中，开关电源104将从蓄电装置供给的DC电力的电压值进行转换，供给到负载装置。该情况下，开关电源101不动作。在该电流路径中，线路滤波器106及线路滤波器107夹置在其间。
由以上，在从电源至蓄电装置的充电时、以及从蓄电装置向负载装置的放电时的双方中所供给的电力经由线路滤波器106。即，线路滤波器106在从电源至蓄电装置的充电时、以及从蓄电装置向负载装置放电时被共同地使用。
因此，与在如以往那样对每个开关电源在输入输出侧的双方设置线路滤波器的情况(参照图1及图2)比较，能够降低电源装置100的线路滤波器的数量。具体地说，电源装置100仅包括电源装置100和外部装置(图3中为电源、蓄电装置、负载装置)之间的连接口的数的线路滤波器即可。由此，即使电源装置100中包含的开关电源增加，也能够将线路滤波器数的增加抑制到最小限度。因此，能够抑制电源装置100的大型化及重量增加。
再有，在图3所示的驱动负载装置的情况下，有时同时地进行从电源至蓄电装置的充电、以及从电源向负载装置的放电。另一方面，电源装置100中，没有同时地进行从电源至蓄电装置的充电、以及从蓄电装置向负载装置的放电。即，没有从电源至蓄电装置的电流和从蓄电装置至负载装置的电流同时地通过线路滤波器106。此外，线路滤波器的能力有滤波器能力(衰减能力)、以及电流容量。其中，线路滤波器的电流容量依赖于流过线路滤波器的电流的最大值。例如，线路滤波器106具有从开关电源101向蓄电装置流动的电流(充电电流)的最大值及从蓄电装置向开关电源104流动的电流(放电电流)的最大值之中的、更大的值的电流容量即可。换言之，在线路滤波器106中，不需要具有流过将充电电流和放电电流合计所得的电流的能力。即，线路滤波器106具有比充电电流的最大值及放电电流的最大值的任何一个都大的值、并且小于充电电流的最大值和放电电流的最大值的合计值之值的电流容量即可。
例如，假定负载装置中的消耗电力小于蓄电装置中积累的充电电力的情况。该情况下，线路滤波器106至少是流过充电电流的能力，具有流过小于充电电流及对负载装置的放电电流的合计值之值的电流的能力即可。
这样，对于多个开关电源所共享的线路滤波器106，不需要如以往那样将对多个开关电源的每个设置的线路滤波器(在图1及图2中为线路滤波器5、9)的全部合计的能力，所以能够实现电源装置100的小型、轻量化。
此外，在上述电源装置100内的电流路径(1)～(3)的任何一个中，仅分别设置与电力供给源之间的连接口、以及与电力供给目的地之间的连接口上的2个线路滤波器夹置在其间。即，电源装置100仅经由必要最小限的线路滤波器向各装置供给电力。
例如，在以往的电源装置(参照图1或图2)中，在从电源向负载装置供给时，需要经由除了经由设置电力供给源即电源及电力供给目的地即负载装置的连接口上的线路滤波器4、8之外，还添加了分别设置在开关电源1、7的蓄电装置侧的线路滤波器5、9的合计为4个的线路滤波器。相对于此，在图3所示的电源装置100中，在从电源向负载装置供给时，仅经由分别设置在电力供给源即电源及电力供给目的地即负载装置的连接口上的2个线路滤波器105、107即可。即，在从电源向负载装置供给时所供给的电力不经由设置在开关电源101、104的各个蓄电装置侧的线路滤波器106。
由此，在电源装置100中，通过将电力供给时经由的线路滤波器数抑制到最小限度，能够防止经由线路滤波器造成的损耗的增加。
如以上那样，根据本实施方式，能够抑制电源装置100中的、线路滤波器造成的损耗及电路规模的增加。
以上，说明了本发明的实施方式，上述说明是一例子，可进行各种各样的变形。
以下，分别说明变形例1及变形例2。
(变形例1)
图6表示变形例1中的电源装置200的结构。再有，在图6中，对与上述实施方式(图3)相同的结构附加相同标号，并省略其说明。
在图6所示的电源装置200中，电动压缩机201是负载装置的一例，由开关电源202和电机203构成。此外，电动压缩机201被屏蔽罩108覆盖。开关电源101相当于第1开关电源。开关电源202相当于第2开关电源。
开关电源202是逆变器，将从开关电源101或蓄电装置供给的DC电力转换为AC电力，供给到电机203。
电机203由从开关电源202供给的AC电力驱动，用于未图示的冷气或取暖装置。
这样，即使在使用从开关电源101或蓄电装置供给的电力来驱动的负载装置被屏蔽罩108覆盖的情况下，也能够适用上述实施方式。在图6中，线路滤波器106的电流容量小于开关电源101的最大输出电流和开关电源202的最大输入电流的相加值，大于开关电源101的最大输出电流和开关电源202的最大输入电流中较大的一方。
(变形例2)
图7表示变形例2中的电源装置300的结构。再有，在图7中，对与图3及图6的相同结构附加相同的标号，并省略其说明。
图7所示的电源装置300包含具有图3所示的结构及图6所示的结构的多个负载装置。具体地说，电源装置300主要由将从电源供给的AC电力转换为DC电力的开关电源101、转换从开关电源101或蓄电装置供给的DC电力的电压值的开关电源104、以及使用从开关电源101或蓄电装置供给的电力来驱动的负载装置即电动压缩机201一体地构成。开关电源101相当于第1开关电源。开关电源104和开关电源202相当于第2开关电源。
如图7所示，开关电源101、开关电源104、以及开关电源202都通过一个线路滤波器106连接到蓄电装置。即，线路滤波器106被开关电源101、开关电源104、以及开关电源202共享。因此，在电源装置300中，尽管具备3个开关电源，但在蓄电装置侧仅设一个线路滤波器即可，能够抑制电路规模的增加。在图7中，线路滤波器106的电流容量小于开关电源101的最大输出电流和开关电源104的最大输入电流和开关电源202的最大输入电流的相加值，并且大于开关电源104的最大输入电流和开关电源202的最大输入电流的相加值、以及开关电源101的最大输出电流中较大的一方。
此外，在电源装置300中，假定从电源或蓄电装置供给的电力同时地供给到通过开关电源104连接的外部的负载装置、以及电源装置300内的电动压缩机201。另一方面，在电源装置300中，向这些负载装置的电力供给和从电源向蓄电装置的电力供给不同时地进行。因此，线路滤波器106具有流过向多个负载装置(即，多个开关电源104、202)流动的放电电流的合计值、以及从电源向蓄电装置流动的充电电流之中的、更大的电流的能力即可。即，线路滤波器106具有流过小于通向多个负载装置的放电电流的最大值的合计值和充电电流的最大值的合计值之值的电流的能力即可。
例如，假定上述外部的负载装置及电动压缩机201中的消耗电力的合计值小于在蓄电装置积蓄的充电电力的情况。这种情况下，线路滤波器106至少具备流过充电电流的能力，即具有流过小于充电电流及放电电流的合计值之值的电流的能力即可。
以上，分别说明了变形例1及变形例2。
再有，在上述实施方式中，说明了使用AC电源作为电源的情况，但电源不限定为AC电源，也可以是DC电源。该情况下，在图3、图6、图7所示的电源装置中，不需要构成开关电源101的AC-DC转换器。
此外，在上述实施方式中，说明了使用高压电池作为蓄电装置，使用由低压电池驱动的装置或低压电池作为负载装置的一例的情况。但是，蓄电装置和负载装置之间的电池电压的关系不限定于此，也可以使用低压电池作为蓄电装置，使用高压电池作为负载装置。
此外，在上述实施方式中，作为一例说明了车辆上装载的电源装置，但电源装置不限定于装载在车辆上的情况，例如，也可以是在普通家庭或工厂等中设置的电源装置。
工业实用性
本发明可以适用于例如包括了多个开关电源的电源装置。
标号说明
100，200，300 电源装置
100A 分支点
100B 输入输出端子
101，104，202 开关电源
102 AC-DC转换器
103 DC-DC转换器
105，106，107 线路滤波器
108 屏蔽罩(shield)
201 电动压缩机
203 电机

Claims (4)

1.电源装置，包括：
第1开关电源，将输入电源通过开关进行电力转换并供给到蓄电装置；
第2开关电源，将从所述第1开关电源或所述蓄电装置供给的电力通过开关进行电力转换并供给到负载装置；
噪声滤波器，降低在所述第1开关电源及所述第2开关电源中产生的噪声；以及
屏蔽罩，覆盖所述第1开关电源、所述第2开关电源、以及所述噪声滤波器，屏蔽电磁噪声，
所述噪声滤波器设置在所述第1开关电源和所述蓄电装置之间、所述蓄电装置和所述第2开关电源之间，并且比从所述第1开关电源至所述蓄电装置的电力线和从所述第2开关电源至所述蓄电装置的电力线相交的分支点靠近所述蓄电装置。
2.如权利要求1所述的电源装置，
在所述第1开关电源和所述蓄电装置之间的电流路径中夹置所述噪声滤波器，在所述第1开关电源和所述第2开关电源之间的电流路径中不夹置所述噪声滤波器。
3.如权利要求1所述的电源装置，
所述噪声滤波器流动的电流的最大值大于从所述第1开关电源流动的电流的第1最大值及向所述第2开关电源流动的电流的第2最大值的任何一个，并且小于所述第1最大值和所述第2最大值的合计值。
4.如权利要求1所述的电源装置，
所述噪声滤波器具有共模扼流线圈。
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