CN107000739A - 电力变换装置 - Google Patents

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Abstract

一种电力变换装置，具备：逆变器(4)，驱动电动发电机(5)；第一DC/DC转换器(3)，与所述逆变器(4)的直流母线(4DCB)连接，第二DC/DC转换器(6)，能够改变所述直流母线的电压；以及控制装置(9)，控制所述逆变器(4)、所述第一DC/DC转换器(3)以及所述第二DC/DC转换器(6)，通过所述控制装置(9)控制所述第二DC/DC转换器(6)，从而使第一控制状态时的所述直流母线(4DCB)的电压比第二控制状态时的所述直流母线(4DCB)的电压高，除了必要时以外将逆变器的直流母线(4DCB)的电压设为低电压，从而能够降低逆变器和降压DC/DC转换器中的损耗，能够使逆变器和降压DC/DC转换器小型化。

Description

电力变换装置
技术领域
本发明涉及电力变换装置，该电力变换装置具备驱动电动发电机的逆变器、与所述逆变器的直流母线连接的DC/DC转换器以及控制所述逆变器和所述DC/DC转换器的控制装置。
背景技术
近几年，以环境问题及资源问题为背景，在汽车方面强烈要求改善耗油量。作为实现此的技术，对基于以往的内燃机的动力传动系统追加了电动动力传动系统的混合动力汽车快速地普及。
作为混合动力汽车的基本动力传动系统，包括内燃机(发动机)、电动发电机(motor generator)、高压蓄电池、逆变器、低压蓄电池(14V铅蓄电池)、降压DC/DC转换器、14V电气安装件、ECU。
另外，为了尽量改善耗油量，需要回收大量的减速再生能量，减速再生能量在短时间变成大的电力，如果采用低压蓄电池(14V铅蓄电池)则无法接受。
另外，在专利文献1中公开了如下动力传动系统：将作为提高电动发电机的发电电压且擅长进行能量的快速充放电的蓄电设备的镍氢电池或锂离子电池用作高压蓄电池，将高压蓄电池附加到逆变器的直流母线线路。
专利文献1：日本特开2009－18719号公报
发明内容
在上述专利文献1中，在减速再生时逆变器的直流母线电压为高的值，能够积极地增大能量再生量，但直流母线电压仍旧是高的电压，所以在作为14V电气安装件所要求的电力大的状态的重负荷状态下，伴随降压DC/DC转换器的电力变换而产生的损耗变大，存在导致降压DC/DC转换器大型化的课题。
另外，在使用电动发电机从怠速停止状态再次起动发动机(以下称为M/G起动)时，如果直流母线电压仍旧是高的电压，则由于对在电动发电机中流过的电流进行限制，所以伴随逆变器中的电力变换而产生的损耗变大，还存在伴随逆变器的冷却性能提高而牵涉到大型化以及高成本化的课题。
另外，为了控制蓄电设备间的充电状态偏差，蓄电设备具有CMU(电池单元监视单元)，但校正充电状态的偏差(电池单元平衡功能)所需的时间最低也是几小时级别，还同时存在无法实时地实现电池单元平衡功能的课题。
本发明的目的在于降低逆变器和降压DC/DC转换器中的损耗，使逆变器和降压DC/DC转换器小型化。
本发明的电力变换装置具备：逆变器，驱动电动发电机；第一DC/DC转换器，与所述逆变器的直流母线连接；第二DC/DC转换器，能够改变所述直流母线的电压；以及控制装置，对所述逆变器、所述第一DC/DC转换器以及所述第二DC/DC转换器进行控制，通过所述控制装置控制所述第二DC/DC转换器，从而使第一控制状态时的所述直流母线的电压比第二控制状态时的所述直流母线的电压高。
本发明的电力变换装置具备：逆变器，驱动电动发电机；第一DC/DC转换器，与所述逆变器的直流母线连接；第二DC/DC转换器，能够改变所述直流母线的电压；以及控制装置，对所述逆变器、所述第一DC/DC转换器以及所述第二DC/DC转换器进行控制，通过所述控制装置控制所述第二DC/DC转换器，从而使第一控制状态时的所述直流母线的电压比第二控制状态时的所述直流母线的电压高，所以除了必要时以外将直流母线的电压设为低电压，从而能够降低逆变器以及第一DC/DC转换器中的损耗，能够使逆变器以及第一DC/DC转换器小型化。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的电力变换装置的块结构图。
图2是本发明的实施方式1的电力变换装置的电路图。
图3是本发明的实施方式1的电力变换器的控制流程图。
图4是在本发明的实施方式1的电力变换装置中示意地表示车速与逆变器的直流母线电压(阶跃状)的关系的图。
图5是在本发明的实施方式1的电力变换装置中示意地表示车速与逆变器的直流母线电压(阶梯状)的关系的图。
图6是在本发明的实施方式2的电力变换装置中示意地表示车速与逆变器的直流母线电压(斜坡状)的关系的图。
图7是在本发明的实施方式3的电力变换装置中示意地表示车速与逆变器的直流母线电压(斜坡状)的关系的图。
图8是本发明的实施方式4的电力变换装置的电路图。
图9是本发明的实施方式5的电力变换装置的电路图。
符号说明
1：第一蓄电设备；2：车载的低压电气安装件；2a、2b：车载电气安装件的端子；3：第一DC/DC转换器；3a、3b、3c、3d、3e：第一DC/DC转换器的端子；4：逆变器；4DCB：逆变器的直流母线；4a、4b、4c、4d、4e、4f：逆变器的端子；5：电动发电机(M/G)；5a、5b、5c：M/G的端子；6：第二DC/DC转换器；6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g：第二DC/DC转换器的端子；7：第二蓄电设备；7a、7b：第二蓄电设备的输出端子；8：第二蓄电设备；8a、8b：第二蓄电设备的输出端子；9：控制装置；9a、9b、9c、9d、9e、9f：控制装置的端子；11：第三DC/DC转换器；100：ECU；200：车载的高压第二电气安装件；SCCS：车辆控制状态信号。
具体实施方式
实施方式1.
以下，基于图1至图5说明本发明的实施方式1的电力变换装置的一个例子。
图1示出本发明的实施方式1的电力变换装置的块结构图，图2示出追加有各块的代表电路的电力变换装置的电路图，图3示出各车辆控制状态下的控制流程图。
首先，说明图1的块结构图。
作为蓄电设备，使用第一蓄电设备1(例如铅蓄电池)和多个第二蓄电设备7、8(例如镍氢蓄电池、锂离子蓄电池等)这样的电压以及电气特性不同的两种蓄电设备。即，第二蓄电设备7、8(例如镍氢蓄电池、锂离子蓄电池等)的输出电压比第一蓄电设备1(例如铅蓄电池)的输出电压高，另外，众所周知，第二蓄电设备7、8(例如镍氢蓄电池、锂离子蓄电池等)与第一蓄电设备1(例如铅蓄电池)的电气特性不同。
如图1例示，第一蓄电设备1并联地连接于车载的电气安装件2的端子2a、2b与第一DC/DC转换器3的端子3c、3d的各个连接线。
如图1例示，第一DC/DC转换器3的端子3a、3b、逆变器4的端子4a、4b以及第二DC/DC转换器6的端子6a、6b分别连接。此外，将逆变器4的直流侧端子4a和第一转换器3的逆变器侧端子3a进行连接的连接线以及将逆变器4的直流侧端子4b和第一转换器3的逆变器侧端子3b进行连接的连接线一般被称为逆变器4的直流母线。
如图1例示，逆变器4的交流侧的端子4c、4d、4e分别连接于电动发电机(motorgenerator)(M/G)5的端子5a、5b、5c。
如图1例示，第二蓄电设备7的输出端子7a、7b分别连接于第二DC/DC转换器6的输入侧的端子6c、6d。如图1例示，第二蓄电设备8的输出端子8a、8b分别连接于第二DC/DC转换器6的输入侧的端子6e、6f。即，第二DC/DC转换器6设置有从两个第二蓄电设备7、8中的一个第二蓄电设备7被供给电力的输入侧的端子6c、6d和从两个第二蓄电设备7、8中的另一个第二蓄电设备8被供给电力的输入侧的端子6e、6f。换言之，第二DC/DC转换器6设置有与第二蓄电设备的数量相应的数量的输入侧的端子对。
第一DC/DC转换器3、逆变器4以及第二DC/DC转换器6各自具有通过控制装置9被控制成各自的输出变化的功能。为了控制装置9能够对第一DC/DC转换器3、逆变器4以及第二DC/DC转换器6分别发出指令以使第一DC/DC转换器3、逆变器4以及第二DC/DC转换器6分别成为需要的动作状态(operation state)，控制装置9的端子9a连接于逆变器4的端子4f，控制装置9的端子9b连接于第一DC/DC转换器9的端子3e，控制装置9的端子9c连接于第二DC/DC转换器6的端子6g。
第一DC/DC转换器3、逆变器4以及第二DC/DC转换器6是本实施方式的电力变换装置的主要组件。
以上说明是说明各所述组件间的连接状况的内容。
以下说明作为各所述组件内的一个例子的电路图的图2中的功能的一个例子以及动作的一个例子。
在逆变器4内，MOSFET41a的源极端子与MOSFET41b的漏极端子连接，MOSFET41c的源极端子与MOSFET41d的漏极端子连接，MOSFET41e的源极端子与MOSFET41f的漏极端子连接。MOSFET41a的漏极端子、MOSFET41c的漏极端子以及MOSFET41e的漏极端子连接，MOSFET41b的源极端子、MOSFET41d的源极端子以及MOSFET41f的源极端子连接。MOSFET41a的漏极端子、平滑电容器41g的一个端子以及端子4a分别连接，MOSFET41b的源极端子、平滑电容器41g的另一个端子以及端子4b分别连接。MOSFET41a的源极端子与端子4c连接，MOSFET41c的源极端子与端子4d连接，MOSFET41e的源极端子与端子4e连接。
在第一DC/DC转换器3内，MOSFET31b的源极端子与MOSFET31c的漏极端子连接，其连接点与平滑电感器31d的一个端子连接。平滑电感器31d的另一个端子分别连接于平滑电容器31e的一个端子和端子3c，MOSFET31c的源极端子分别连接于平滑电容器31e的另一个端子和端子3d。MOSFET31b的漏极端子分别连接于平滑电容器31a的一个端子和端子3a，MOSFET31c的漏极端子分别连接于平滑电容器31a的另一个端子和端子3b。
在第二DC/DC转换器6内，MOSFET61c的源极端子与MOSFET61d的漏极端子连接，其连接点与平滑电感器61b的一个端子连接。MOSFET61c的漏极端子分别连接于平滑电容器61e的一个端子和端子6c，MOSFET61d的源极端子分别连接于平滑电容器61e的另一个端子和端子6d。MOSFET61f的源极端子与MOSFET61g连接，其连接点与MOSFET61d的源极端子连接。MOSFET61f的漏极端子分别连接于平滑电容器61h的一个端子和端子6e，MOSFET61g的源极端子分别连接于平滑电容器61h的另一个端子和端子6f。平滑电感器61b的另一个端子分别连接于平滑电容器61a和端子6a，MOSFET61g的源极端子连接于平滑电容器61a的另一个端子和端子6b。
对各个所述组件发出需要的动作状态的指令的控制装置9的端子9a连接于逆变器4的端子4f，端子9b连接于第一DC/DC转换器9的端子3e，端子9c连接于第二DC/DC转换器6的端子6g，端子9d连接于电动发电机5的端子5d，端子9e连接于车载电气安装件2的端子2c。
通过采用上述系统结构，控制装置9一边监视各所述组件的动作状态一边对各所述组件发出需要的动作状态的指令，对系统进行控制。
图4示出示意地表示车速与逆变器的直流母线电压的关系的例子。接下来，基于图2，使用图4说明各车辆控制状态下的系统动作。
作为第一车辆控制状态(第一控制状态)的事例，是“M/G起动”时的控制状态的情况(图3的步骤ST2)。“M/G起动”时是指从由于等待信号等而车辆处于停止状态并使发动机停止的状态(怠速停止状态)再次起动发动机时使用电动发电机(M/G)的时候。在第一控制状态下，为了将逆变器的直流母线电压设为低电压(例如14V)，使第二DC/DC转换器6内的MOSFET61c和MOSFET61g导通，使MOSFET61d和MOSFET61f截止，从而使得从逆变器6的直流母线4DCB只能看到第二瞬时型的蓄电设备7。一边监视第一蓄电设备7的SOC(State OfCharge(充电状态))一边在低于预定的SOC的定时使MOSFET61d和MOSFET61f导通，使MOSFET61c和MOSFET61g截止。另外，反复进行在第二蓄电设备8低于预定的SOC的定时使MOSFET61c和MOSFET61g导通并使MOSFET61d和MOSFET61f截止的操作。
其结果，第二蓄电设备7以及第二蓄电设备8交替地连接于逆变器6的直流母线4DCB，将直流母线4DCB的电压设为低电压(例如12V)(图3的步骤ST3)，从而能够防止在起动电动发电机(M/G)5时在逆变器4以及电动发电机(M/G)5中流过过大的电流，能够避免逆变器4以及电动发电机(M/G)5损坏。
另外，由于直流母线4DCB的电压成为低电压，从而能够使逆变器4的MOSFET41a～41f中产生的损耗降低，能够简化逆变器4的散热器，能够实现逆变器4的小型化。
另外，以往，第二蓄电设备7和第二蓄电设备8的SOC花费几小时进行电压平衡调整，但在本实施方式1中，能够与各蓄电设备7、8的SOC和能量充放电匹配地以几秒为单位进行电压平衡调整，无需将蓄电设备7、8做成考虑了电压的不平衡的多余尺寸就能够实现小型化。
另外，在仅通过电动发电机(M/G)5的阻抗就能够供给逆变器4的耐受电流以下且能够提供起动所需转矩的电流时，作为逆变器4的驱动方法，以开关次数少的180度通电来驱动电动发电机5，从而能够大幅地降低逆变器4的MOSFET41a～41f的半导体损耗，能够使逆变器4小型化。
另外，即使逆变器4被PWM驱动，相比于以往的直流母线电压为高的恒定状态，能够降低逆变器4的MOSFET41a至41f的半导体损耗，能够使逆变器4小型化。
作为第二车辆控制状态(第一控制状态)的事例，是“车载电气安装件为重负荷”时的控制状态的情况(图3的步骤ST4)。与前述第一车辆控制状态的情况同样地使第二DC/DC转换器6动作，从而能够将直流母线4DCB的电压设为低电压(图3的步骤ST3)，能够削减第一DC/DC转换器3中产生的损耗，能够简化第一DC/DC转换器3的散热器，能够实现第一DC/DC转换器3的小型化。
此外，作为第二车辆控制状态，在上述中说明了由于第一DC/DC转换器3的输入电压变低而产生损耗被削减，但在第一DC/DC转换器3的MOSFET31b导通且MOSFET31c截止并持续它们的状态来将电力供给到车载电气安装件2时，能够进一步大幅降低第一DC/DC转换器3产生的损耗。
另外，通过降低第一DC/DC转换器3产生的损耗，能够使第一DC/DC转换器3小型化。
另外，通过降低第一DC/DC转换器3产生的损耗，例如，能够应对从以往的车室内设置(第一DC/DC转换器3的车室内设置)到高温环境下的发动机舱内设置(第一DC/DC转换器3的发动机舱内设置)，能够缩短第一DC/DC转换器3与第一蓄电设备1(发动机舱内设置)之间的大电流(100A～200A)的路径(布线)，通过降低布线中产生的损耗，能够实现车辆的节能化。
作为第三车辆控制状态(第二控制状态)的事例，是“减速能量再生”时的控制状态的情况(图3的步骤ST5)。此时，与前述第一以及第二车辆控制状态下的动作不同，使第二DC/DC转换器6的MOSFET61c和MOSFET61f导通，使MOSFET61d和MOSFET61g截止，从而能够将直流母线4DCB的电压设为高电压(例如48V)(图3的步骤ST6)，能够将来自电动发电机5的大的减速再生能量积极地回收到第一蓄电设备1以及第二蓄电设备7、8。
另外，在减速能量减少的情况下，通过使前述第一车辆控制状态下的第二DC/DC转换器6动作，能够一边考虑第二蓄电设备7、8各自的SOC一边以几秒进行电压平衡调整，无需将蓄电设备7、8做成考虑了电压的不平衡的多余尺寸就能够实现小型化。
作为第四车辆控制状态(第二控制状态)的事例，是“转矩辅助”时的控制状态的情况(图3的步骤ST7)。此时，使第二DC/DC转换器6动作以使直流母线4DCB的电压变高(图3的步骤ST6)，从而通过将高电力供给到电动发电机5来产生转矩，并使转矩辅助作用于发动机驱动轴，由此使发动机的工作点移动到高效率点而降低驱动所需的汽油量，从而能够实现车辆的节能化。
另外，第二DC/DC转换器6根据电动发电机5的转速将直流母线4DCB的电压从图4所例示的阶跃状(ステップ状)控制为图5所例示的阶梯状(階段状)，从而能够降低第二DC/DC转换器的MOSFET61c、61d、61f、61g产生的损耗。
在第三以及第四车辆控制状态时，使直流母线4DCB的电压如图4或者图5所示按阶跃状或者阶梯状变化，从而在第二DC/DC转换器的开关元件中不产生开关损耗，所以损耗低，能够实现小型化。
另外，通过降低以往配置在车室内的第一DC/DC转换器3的损耗，能够应对向温度比车室高的环境配置，例如向发动机舱内配置。
另外，通过使多个第二蓄电设备7、8选择性地进行充放电，能够与电力流控制一起实时地控制第二蓄电设备7、8间的充电状态。
另外，在本实施方式中，关于第二蓄电设备7、第二蓄电设备8，能够选择性地切换1个到2个的串联连接，不存在并联连接的状态，不会产生当在各蓄电设备的电压不平衡状态下将蓄电设备并联的情况下产生的过大的冲击电流。
此外，处于基于控制装置9的控制系统的上位的“控制车辆动作的ECU(ElectronicControl Unit(电子控制单元)/Engine Control Unit(发动机控制单元))100”辨识或识别前述第一至第四车辆控制状态。控制装置9基于从ECU100接收到的前述第一至第四车辆控制状态的信号(车辆控制状态信号)SCCS(图3的步骤ST1)进行前述动作。
此外，在本发明的实施方式1中，作为开关元件，使用MOSFET(场效应型晶体管)进行了说明，但使用双极晶体管、绝缘型双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者碳化硅MOSFET也能够得到同样的效果。
此外，在本发明的实施方式1中，作为第一DC/DC转换器3的电路结构，例示非绝缘型的降压斩波电路进行了说明，但只要能够降压即可，只要是本领域技术人员能够推测的非绝缘型、绝缘型的电路方式即可，不特别限定第一DC/DC转换器3的电路结构以及类别。
此外，在本发明的实施方式1中，关于电动发电机5以及逆变器4例示1组三相电路方式进行了说明，但采用两组以上的三相电路方式也能够得到同样的效果，这是不言而喻的。
此外，在本发明的实施方式1中，例示第二DC/DC转换器具有LC滤波器(电抗器61b、电容器61a)的情况进行了说明，但使用包括直流母线的布线的寄生电感和逆变器4的平滑电容器41g、第一DC/DC转换器3的电容器31a的LC滤波器也能够得到同样的效果。
此外，在本发明的实施方式1中，例示第一蓄电设备和第二蓄电设备在不同的电压下具有不同的电气特性来进行了说明，但使用在不同的电压下具有同样的电气特性的蓄电设备也能够得到同样的效果。
实施方式2.
以下，说明本发明的实施方式2的电力变换装置的一个例子。
本发明的实施方式2的电力变换装置的结构图与实施方式1中示出的图1和图2相同，所以省略关于电路结构的说明。
另外，关于本发明的实施方式2的电力变换装置的动作状态，由于第一DC/DC转换器3的动作与实施方式1中示出的动作相同，所以省略说明。
与实施方式1的不同点是第二DC/DC转换器6的动作。在实施方式1中，第二DC/DC转换器6进行的是将直流母线4DCB的电压以阶梯状进行切换的动作，但在本实施方式2中，第二DC/DC转换器6的MOSFET61a与61f、MOSFET61d与61g成组，互补地进行开关，从而进行PWM动作，由此能够将直流母线4DCB的电压控制为斜坡状(ランプ状)(参照图6)。其结果，当逆变器4中的控制为PWM驱动的情况下，能够降低逆变器4的控制响应，能够利用简单的控制电路实现。
另外，在逆变器4为180度通电的情况下，能够一边控制向电动发电机5的供给电流一边降低逆变器4的MOSFET41a至41f的半导体损耗，能够使逆变器4小型化。
另外，在本实施方式中，相互电绝缘的第二蓄电设备7以及第二蓄电设备8能够从第二蓄电设备7、8中的任一个蓄电设备向两个第二蓄电设备7、8的串联连接选择性地切换，或者能够从所述两个向一个选择性地切换。不存在第二蓄电设备7与第二蓄电设备8并联连接的状态，不会产生当在各蓄电设备7、8的电压不平衡状态下将蓄电设备7、8并联的情况下产生的过大的冲击电流。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式2中，作为开关元件，使用MOSFET(场效应型晶体管)进行了说明，但使用双极晶体管、绝缘型双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者碳化硅MOSFET也能够得到同样的效果。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式2中，作为第一DC/DC转换器3的电路结构，使用非绝缘型的降压斩波电路进行了说明，但只要能够降压即可，只要是本领域技术人员能够推测的非绝缘型、绝缘型的电路方式，就不特别限定。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式2中，关于电动发电机5以及逆变器4，以1组三相电路方式进行了说明，但采用两组以上的三相电路方式也能够得到同样的效果，这是不言而喻的。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式2中，以第二DC/DC转换器具有LC滤波器(电抗器61b、电容器61a)的情况进行了说明，但使用包括直流母线的布线的寄生电感和逆变器4的平滑电容器41g、第一DC/DC转换器3的电容器31a的LC滤波器也能够得到同样的效果。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式2中，以第一蓄电设备和第二蓄电设备在不同的电压下具有不同的电气特性进行了说明，但使用在不同的电压下具有同样的电气特性的蓄电设备也能够得到同样的效果。
实施方式3.
以下，说明本发明的实施方式3的电力变换装置的一个例子。
本发明的实施方式3的电力变换装置的结构图与实施方式1以及实施方式2中示出的图1和图2相同，所以省略关于电路结构的说明。
另外，关于本发明的实施方式3的电力变换装置的动作状态，由于第一DC/DC转换器的动作与实施方式1以及实施方式2中示出的动作相同，所以省略说明。
与实施方式2的不同点是第二DC/DC转换器6的动作。在实施方式2中，第二DC/DC转换器2的MOSFET61a与61f、MOSFET61d与61g成组，互补地进行开关，从而进行PWM动作，但在本实施方式3中，MOSFET61a维持导通状态，MOSFET61f维持截止状态，MOSFET61d和61g互补地进行开关，从而能够将直流母线电压控制为如图7例示的斜坡状。其结果，能够降低MOSFET产生的损耗，能够使第二DC/DC转换器小型化。
另外，在本发明中，第二蓄电设备7、第二蓄电设备8能够选择性地切换1个到3个的串联连接，不存在成为并联连接的状态，不会产生当在各蓄电设备的电压不平衡状态下将蓄电设备并联的情况下产生的过大的冲击电流。
此外，将设置3个第二蓄电设备的事例作为实施方式4例示。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式3中，作为开关元件，使用MOSFET(场效应型晶体管)进行了说明，但使用双极晶体管、绝缘型双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者碳化硅MOSFET也能够得到同样的效果。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式3中，作为第一DC/DC转换器3的电路结构，使用非绝缘型的降压斩波电路进行了说明，但只要能够降压即可，只要是本领域技术人员能够推测的非绝缘型、绝缘型的电路方式，就不特别限定。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式3中，关于电动发电机5以及逆变器4，以1组三相电路方式进行了说明，但采用两组以上的三相电路方式也能够得到同样的效果，这是不言而喻的。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式3中，以第二DC/DC转换器具有LC滤波器(电抗器61b、电容器61a)的情况进行了说明，但使用包括直流母线的布线的寄生电感和逆变器4的平滑电容器41g、第一DC/DC转换器3的电容器31a的LC滤波器也能够得到同样的效果。
此外，在本发明的实施方式3中，说明了MOSFET61a维持导通状态，MOSFET61f维持截止状态，MOSFET61d和61g互补地进行开关，从而能够将直流母线电压控制为斜坡状，但是，MOSFET61a维持截止状态，MOSFET61f维持导通状态，MOSFET61d和61g互补地进行开关，也能够得到同样的效果。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式3中，以第一蓄电设备和第二蓄电设备在不同的电压下具有不同的电气特性进行了说明，但使用在不同的电压下具有同样的电气特性的蓄电设备也能够得到同样的效果。
实施方式4.
以下，说明本发明的实施方式4的电力变换装置的一个例子。
图8示出本发明的实施方式4的电力变换装置的结构图。不同点是第二DC/DC转换器6的电路结构。具体而言，对实施方式1的第二DC/DC转换器6进一步追加有第二蓄电设备10、平滑电容器61k、MOSFET61i以及MOSFET61j。即，本实施方式4是在第二DC/DC转换器6中使用3个第二蓄电设备的情况下的事例。
在第二DC/DC转换器6内，MOSFET61c的源极端子与MOSFET61d的漏极端子连接，其连接点与平滑电感器61b的一个端子连接。MOSFET61c的漏极端子分别连接于平滑电容器61e的一个端子和端子6c，MOSFET61d的源极端子分别连接于平滑电容器61e的另一个端子和端子6d。MOSFET61f的源极端子与MOSFET61g的漏极端子连接，其连接点与MOSFET61d的源极端子连接。MOSFET61f的漏极端子分别连接于平滑电容器61h的一个端子和端子6e，MOSFET61g的源极端子分别连接于平滑电容器61h的另一个端子和端子6f。MOSFET61i的源极端子与MOSFET的漏极端子连接，其连接点与MOSFET61g的源极端子连接。MOSFET61i的漏极端子连接于平滑电容器61k的一个端子和端子6e，MOSFET61j的源极端子连接于平滑电容器61k的另一个端子、端子6h以及端子6b。第三蓄电设备10连接于端子6g－6h间。
在本发明的实施方式4中，例如，在作为第一车辆控制状态的“M/G起动”和作为第二车辆控制状态的“车载电气安装件为重负荷”时，使第二DC/DC转换器动作以使第二蓄电设备7、8、10之中的充电状态最高的第二蓄电设备优先地连接于直流母线4DCB，在作为第三车辆控制状态的“减速能量再生”和作为第四车辆控制状态的“转矩辅助”时，使第二DC/DC转换器6动作以使第二蓄电设备7、8、10之中的充电状态最低的第二蓄电设备优先地连接于逆变器6的直流母线4DCB。其结果，考虑充电状态来使多个蓄电设备选择性地充放电，由此能够与伴随车辆控制状态变化的电力流控制一起实时地控制多个蓄电设备充电状态。
关于上述动作以外的电路动作，由于与本发明的实施方式1至3相同，所以省略说明。
其结果，能够增大直流母线电压的最大值，能够使减速再生能量的量增加或者增大转矩辅助的输入电力，能够改善耗油量。
另外，在本实施方式4中，第二蓄电设备7、8、10能够选择性地切换1个到3个的串联连接，不存在成为并联连接的状态，不会产生当在各蓄电设备7、8、10的电压不平衡状态下将蓄电设备并联的情况下产生的过大的冲击电流。
此外，在本发明的实施方式4中，与前述实施方式1同样地，处于基于控制装置9的控制系统的上位的“控制车辆动作的ECU100”辨识或识别前述第一至第四车辆控制状态。控制装置9基于从ECU100接收到的前述第一至第四车辆控制状态的信号(车辆控制状态信号)SCCS进行前述动作。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式4中，作为开关元件，使用MOSFET(场效应型晶体管)进行了说明，但使用双极晶体管、绝缘型双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者碳化硅MOSFET也能够得到同样的效果。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式4中，作为第一DC/DC转换器3的电路结构，使用非绝缘型的降压斩波电路进行了说明，但只要能够降压即可，只要是本领域技术人员能够推测的非绝缘型、绝缘型的电路方式，就不特别限定。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式4中，关于电动发电机5以及逆变器4，以1组三相电路方式进行了说明，但采用两组以上的三相电路方式也能够得到同样的效果，这是不言而喻的。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式4中，以第二DC/DC转换器具有LC滤波器(电抗器61b、电容器61a)的情况进行了说明，但使用包括直流母线的布线的寄生电感和逆变器4的平滑电容器41g、第一DC/DC转换器3的电容器31a的LC滤波器也能够得到同样的效果。
此外，在本发明的实施方式4中，说明了MOSFET61a维持导通状态，MOSFET61f维持截止状态，MOSFET61d和61g互补地进行开关，由此能够将直流母线电压控制为斜坡状，但是，MOSFET61a维持截止状态，MOSFET61f维持导通状态，MOSFET61d和61g互补地进行开关，也能够得到同样的效果。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式4中，以第一蓄电设备和第二蓄电设备在不同的电压下具有不同的电气特性进行了说明，但使用在不同的电压下具有同样的电气特性的蓄电设备也能够得到同样的效果。
实施方式5.
以下，说明本发明的实施方式5的电力变换装置的一个例子。
图9示出本发明的实施方式5的电力变换装置的结构图。与实施方式1至实施方式4的不同点是：实施方式1至实施方式4仅使用车载的低压电气安装件2，但在实施方式5中，在需要车载的高压第二电气安装件200的情况下，做成追加了第三DC/DC转换器11的电力变换装置的结构，其中，第三DC/DC转换器11是对第二电气安装件200供电的升压DC/DC转换器。
在第三DC/DC转换器11中，电抗器110a的一端、平滑电容器110b的一端以及端子11a分别连接，电抗器110a的另一端、MOSFET110c的漏极端子以及MOSFET110d的源极端子分别连接。MOSFET110d的漏极端子、平滑电容器110e的一端以及端子11c分别连接，平滑电容器110b的另一端、MOSFET110c的源极端子、平滑电容器110e的另一端以及端子11d分别连接。端子6a与端子11a连接，端子6b与端子11b连接，车载的第二电气安装件200的端子200a与端子11c连接，端子200b与端子11d连接。控制装置9f与端子11e连接。
关于上述动作以外的电路动作，由于与本发明的实施方式1至4相同，所以省略说明。
本发明的实施方式5的特征是：使第三DC/DC转换器11以在输入电压范围和输出电压范围中最低的升压进行动作。其结果，能够实现第三DC/DC转换器11的小型化。
另外，其结果，能够以兼容的方式使用车载的低压电气安装件2和车载的高压第二电气安装件200，能够增大向电气安装件的输入电力，蓄电设备的能量的使用对象增加，从而耗油量得以改善。
另外，在本实施方式中，第二蓄电设备7、第二蓄电设备8、第二蓄电设备10能够选择性地切换1个到3个的串联连接。不存在第二蓄电设备7、8、10并联连接的状态，不会产生当在各蓄电设备7、8、10的电压不平衡状态下将蓄电设备7、8、10并联的情况下产生的过大的冲击电流。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式5中，作为开关元件，使用MOSFET(场效应型晶体管)进行了说明，但使用双极晶体管、绝缘型双极晶体管(IGBT)、碳化硅晶体管或者碳化硅MOSFET也能够得到同样的效果。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式5中，作为第一DC/DC转换器3的电路结构，使用非绝缘型的降压斩波电路进行了说明，但只要能够降压即可，只要是本领域技术人员能够推测的非绝缘型、绝缘型的电路方式，就不特别限定。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式5中，关于电动发电机5以及逆变器4，以1组三相电路方式进行了说明，但采用两组以上的三相电路方式也能够得到同样的效果，这是不言而喻的。
此外，与本发明的实施方式1的情况同样地，在本发明的实施方式5中，以第二DC/DC转换器具有LC滤波器(电抗器61b、电容器61a)的情况进行了说明，但是，使用包括直流母线的布线的寄生电感和逆变器4的平滑电容器41g、第一DC/DC转换器3的电容器31a的LC滤波器也能够得到同样的效果。
此外，在本发明的实施方式5中，说明了MOSFET61a维持导通状态，MOSFET61f维持截止状态，MOSFET61d和61g互补地进行开关，由此能够将直流母线电压控制为斜坡状，但是，MOSFET61a维持截止状态，MOSFET61f维持导通状态，MOSFET61d和61g互补地进行开关，也能够得到同样的效果。
此外，在本发明的实施方式1至5中，第二蓄电设备7、8、10优选为是镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、其它瞬时型(高输出密度型(特征是相比于高能量密度型，积蓄能量的量少但短时间充放电电流大的大电流充放电特性))的蓄电设备，第一蓄电设备7优选为是铅蓄电池、其它持续型(高能量密度型(特征是相比于高输出密度型，积蓄能量的量多但短时间充放电电流小的高能量的充放电特性))，但是，例如第一蓄电设备7也采用镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、其它等，在起到本发明的效果的范围内适当地使用相应的蓄电池即可。
此外，在本发明的实施方式5中，作为整流元件，使用MOSFET110d进行了说明，但使用作为单向整流元件的二极管或者碳化硅二极管也能够得到同样的效果。
此外，在实施方式1至5中，控制装置9也可以设置在ECU100内。
另外，在实施方式1至5中，设想了“电气安装件200的电压>电气安装件2的电压”的大小关系，电气安装件2的电压例如是12V(是一个例子，不限于12V)，作为电气安装件2的事例，例如是车前灯、汽车导航系统、音响等。电气安装件200的电压例如是48V(是一个例子，不限于48V)，作为电气安装件200的事例，例如是EPS(电动动力转向)、电动空调器等。
另外，在上述电压12V、48V的事例的情况下，直流母线4DCB的电压例如为如下面(a)至(e)所示。
(a)所述第一车辆控制状态时的直流母线4DCB的电压为12V(是一个例子，不限于12V)。
(b)所述第二车辆控制状态时的直流母线4DCB的电压为12V(是一个例子，不限于12V)。
(c)所述第三车辆控制状态时的直流母线4DCB的电压为48V(是一个例子，不限于48V)。
(d)所述第四车辆控制状态时的直流母线4DCB的电压为48V(是一个例子，不限于48V)。
(e)除了所述第一至第四车辆控制状态时以外的车辆控制状态时(稳定行驶时)的直流母线4DCB的电压为12V(是一个例子，不限于12V)。
此外，本发明能够在该发明的范围内对各实施方式适当地进行组合、变形、省略。
此外，在各图中，同一符号表示相同或者相当部分。

Claims (15)

1.一种电力变换装置，其特征在于，具备：
逆变器，驱动电动发电机；
第一DC/DC转换器，与所述逆变器的直流母线连接；
第二DC/DC转换器，能够改变所述直流母线的电压；以及
控制装置，对所述逆变器、所述第一DC/DC转换器以及所述第二DC/DC转换器进行控制，
由所述控制装置控制所述第二DC/DC转换器，从而使第一控制状态时的所述直流母线的电压比第二控制状态时的所述直流母线的电压高。
2.一种电力变换装置，其特征在于，具备：
逆变器，驱动电动发电机；
第一蓄电设备，对电气安装件供电；
第一DC/DC转换器，将所述逆变器的直流母线和所述第一蓄电设备连接；
多个电绝缘的第二蓄电设备；
第二DC/DC转换器，将所述多个电绝缘的第二蓄电设备作为输入电源；以及
控制装置，对所述逆变器、所述第二DC/DC转换器以及所述第一DC/DC转换器进行控制，
由所述控制装置选择性地切换多个电绝缘的所述第二蓄电设备来控制所述第二DC/DC转换器的输出，从而使第一控制状态时的所述直流母线的电压比第二控制状态时的所述直流母线的电压高。
3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，
所述第一蓄电设备是高能量密度型蓄电设备，所述第二蓄电设备是高输出密度型蓄电设备。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
所述第一控制状态时是使所述电动发电机起动时，所述控制装置控制所述第二DC/DC转换器以使所述第一控制状态时的所述直流母线的电压比所述第二控制状态时的所述直流母线的电压低。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
所述第一控制状态时是被所述第一DC/DC转换器供电的电气安装件为重负荷时，所述控制装置控制所述第二DC/DC转换器以使所述第一控制状态时的所述直流母线的电压比所述第二控制状态时的所述直流母线的电压低。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
所述第二控制状态时是减速能量再生或者转矩辅助时，所述控制装置控制所述第二DC/DC转换器以使所述第二控制状态时的所述直流母线的电压比所述第一控制状态时的所述直流母线的电压高。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
使所述第二DC/DC转换器的输出电压按照阶跃状波形变化。
8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
使所述第二DC/DC转换器的输出电压按照阶梯状波形变化。
9.根据权利要求1至6中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
使所述第二DC/DC转换器的输出电压按照斜坡状波形变化。
10.根据权利要求9所述的电力变换装置，其特征在于，
由所述控制装置控制构成所述第二DC/DC转换器的多个开关元件，从而使所述第二DC/DC转换器的输出电压作为对所述多个开关元件的切换动作和所述第二DC/DC转换器的所述开关元件的开关动作进行组合得到的输出电压按照斜坡波形变化。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
具备第三DC/DC转换器，该第三DC/DC转换器将所述直流母线作为输入电源，对第二电气安装件供电。
12.根据权利要求11所述的电力变换装置，其特征在于，
所述第三DC/DC转换器是升压DC/DC转换器，所述第三DC/DC转换器被所述控制装置控制成将在所述第三DC/DC转换器的输入电压范围和输出电压范围中最低的升压比下的输出电压供给到所述第二电气安装件。
13.根据权利要求1至12中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
用所述第二DC/DC转换器与所述直流母线之间的寄生电感分量代替所述第二DC/DC转换器内的电感器。
14.根据权利要求1至13中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
在所述第一控制状态时，多个所述第二蓄电设备相互串联连接且经由所述第二DC/DC转换器连接于所述直流母线，在所述第二控制状态时，多个所述第二蓄电设备交替地单独地经由所述第二DC/DC转换器连接于所述直流母线。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的电力变换装置，其特征在于，
所述控制装置使多个所述第二DC/DC转换器动作以使得：在所述第一控制状态时在多个第二蓄电设备之中充电状态最高的所述第二蓄电设备优先地连接于所述直流母线，在所述第二控制状态时在所述多个第二蓄电设备之中充电状态最低的所述第二蓄电设备优先地连接于所述直流母线。
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