CN108292889B - 电源装置、电源装置的控制方法以及记录介质 - Google Patents

电源装置、电源装置的控制方法以及记录介质 Download PDF

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Abstract

电源装置具有：多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，并且，分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力；以及控制部，其基于向负载的总输出电力，对多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更。控制部根据负载的负载变动率来变更对使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更的定时。

Description

电源装置、电源装置的控制方法以及记录介质
技术领域
本发明涉及电源装置、电源装置的控制方法以及电源装置控制程序记录介质。
背景技术
例如，专利文献1、2中公开了如下电源装置，具备并联连接的、将来自电源的输入电力进行电压变换并向负载输出的多个电力变换器，电源装置根据负载的大小来对电力变换器的动作个数进行切换。
专利文献1：日本特开平4-33522号公报
专利文献2：日本特开2003-199201号公报
发明内容
本公开的一个方式所涉及的电源装置具有：多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力；以及控制部，其基于向负载的总输出电力对多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更，其中，控制部根据负载的负载变动率来变更对使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更的定时。
本公开的一个方式涉及电源装置的控制方法，该电源装置具有多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力。该控制方法包括以下步骤：基于向负载的总输出电力对多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更；以及根据负载的负载变动率变更对使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更的定时。
本公开的一个方式涉及电源装置控制程序(或者非易失性的记录介质(non-transitory computer readable medium))使电源装置的计算机执行以下处理，该电源装置具有多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力。在一个处理中，基于向负载的总输出电力对多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更。在另一个处理中，根据负载的负载变动率来变更对使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更的定时。
发明的效果
根据本公开，能够实现低负载时的高效率，并且能够防止发生急剧的负载上升时的过载。
附图说明
图1A是示出以往的电源装置所涉及的因负载变动而从单独动作向并行动作进行切换的一例的曲线图；
图1B是示出以往的电源装置所涉及的因负载变动而从单独动作向并行动作进行切换的另一例的曲线图；
图2是示出本发明的实施方式所涉及的电源装置的构成例的框图；
图3是示出本发明的实施方式所涉及的电源装置的DSP的动作例的流程图；
图4是示出本发明的实施方式所涉及的负载变动率的一例的曲线图；
图5是示出本发明的变形例所涉及的电源装置的构成例的框图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前，先简单说明以往的问题点。在上述电源装置中，在低负载的情况下，为了实现高效率，例如仅使一个电力变换器进行动作。但是，当在该情况下发生急剧的负载上升(例如接受来自电力变换器的电力供给的辅机的消耗电力量增加)时，可能发生过载(过负载)。当发生过载时，例如从电力变换器接受电力供给的设备变得不正常地进行动作。
本公开的目的在于提供一种电源装置、电源装置的控制方法以及电源装置控制程序(或者非易失性的记录介质(non-transitory computer readable medium))，能够实现低负载时的高效率，并且能够防止发生急剧的负载上升时的过载。
(发明得到的见解)
使用图1A、图1B来说明发明得到的见解。图1A以及图1B是示出在具备两个电力变换器的以往的电源装置中因负载变动(负载上升)而从单独动作向并行动作进行切换的曲线图。图1B示出与图1A相比规定时间单位的负载变动的比率(以下称为负载变动率)大(急剧)的情况。负载变动率是图1A、图1B所示的直线L的斜率。
图1A以及图1B中，横轴表示时间、纵轴表示电力变换器的输出量(即、负载的大小)。另外，图1A以及图1B中，T1表示一个电力变换器单独动作的时间(以下称为单独动作时间)，T2表示两个电力变换器同时动作的时间(以下称为并行动作时间)，ST表示从一个电力变换器单独动作的单独动作向两个电力变换器同时动作的并行动作进行切换所需的时间(以下称为切换时间)。另外，图1A以及图1B中，MO表示一个电力变换器单独动作时的最大输出量，TH1表示从单独动作向并行动作切换的阈值(也称切换用阈值)。
如图1A以及图1B所示，从一个电力变换器的输出量超过阈值TH1的时间点起进行从单独动作向并行动作的切换。为了实现低负载时的高效率，单独动作时间T1长较佳。因而优选为，阈值TH1设定在最大输出量MO的附近。
如图1A所示，在负载变动率小的情况下(例如、接受来自电力变换器的电力供给的辅机(负载的一例)的消耗电力量少的情况下)，在负载变动率达到最大输出量MO之前成为并行动作。但是，如图1B所示，在负载变动率大的情况下(例如、接受来自电力变换器的电力供给的辅机的消耗电力量多的情况下)，在切换到并行动作之前负载变动率超过最大输出量MO，从而发生过载。当发生过载时，例如从电力变换器接受电力供给的辅机变得不正常地进行动作。此外，图1B所示的OT表示发生过载的时间。
这样，以往的电源装置中，当在单独动作时发生急剧的负载的上升时，可能发生过载(过负载)。
为此，本公开的目的在于，实现低负载时的高效率，并且防止发生急剧的负载上升时的过载。
(实施方式)
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
首先，使用图2说明本实施方式所涉及的电源装置1的构成例。图2是示出本实施方式所涉及的电源装置1的构成例的框图。
图2所示的电源装置1、锂离子电池2、铅电池3以及辅机4例如被搭载于HEV(HybridElectric Vehicle：油电混合动力车)。
首先，说明锂离子电池2、铅电池3以及辅机4。
锂离子电池2与电源装置1电连接，并向电源装置1输出电力。锂离子电池2例如具有400V左右的电压。
铅电池3与电源装置1电连接，并充入由电源装置1进行了降压的电力。充入到铅电池3的电力例如使用于发动机启动、或使用于辅机4的动作。此外，图2中将铅电池3与辅机4相独立地图示，但是也可以将铅电池3称为辅机。
辅机4(负载的一例)与电源装置1以及铅电池3电连接，辅机4是利用由电源装置1进行了降压的电力来进行动作的设备。作为辅机4，例如列举雨刷、电动车窗、电动助力转向系统、导航装置、音频装置、空调装置、灯光类、制动致动器、除雾器、ABS(Antilock BrakeSystem：制动防抱死系统)等。此外，图2中只图示了一个辅机4，但是辅机4也可以是多个。另外，辅机4也可以利用从铅电池3供给的电力来进行动作。
以上，说明了锂离子电池2、铅电池3以及辅机4。
接着，说明电源装置1。
电源装置1与锂离子电池2、铅电池3以及辅机4电连接。如图2所示，电源装置1具有DC/DC(直流-直流)转换器11、12、电流计13、14以及DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)15。
DC/DC转换器11和DC/DC转换器12(电力变换器的一例)预先并联连接，将从锂离子电池2输入的电力降压到例如12V左右并向铅电池3输出。
另外，DC/DC转换器11以及DC/DC转换器12与DSP 15电连接。例如，DC/DC转换器11以及DC/DC转换器12基于从DSP 15输出的控制信号来进行降压。此外，在没有从DSP 15输出控制信号的情况下，DC/DC转换器11、DC/DC转换器12为关闭状态。
电流计13测量DC/DC转换器11的输出电流，并将表示测量出的输出电流的信号向DSP 15输出。
电流计14测量DC/DC转换器12的输出电流，并将表示测量出的输出电流的信号向DSP 15输出。此外，图2中，为了简化说明而设为将电流计13、14设置在DC/DC转换器11、12的外部的结构，但是也可以是DC/DC转换器11、12分别具备电流计13、14的结构。
DSP 15(控制部的一例)通过将上述控制信号向DC/DC转换器11、12输出来进行切换DC/DC转换器11、12的动作个数的处理(变更处理的一例)。
例如，DSP 15将控制信号向DC/DC转换器11输出，并且不将控制信号向DC/DC转换器12输出，由此仅使DC/DC转换器11进行动作(单独动作的一例)。
或者，例如，DSP 15将控制信号向DC/DC转换器11输出，并且将控制信号向DC/DC转换器12输出，由此使DC/DC转换器11和DC/DC转换器12两方进行动作(并行动作的一例)。
使用图3的流程图在后叙述包含上述切换处理的DSP 15的处理的具体例。
以上说明了电源装置1。
接着，使用图3说明电源装置1的DSP 15的动作例。图3是示出DSP 15的动作例的流程图。以下举例说明在仅DC/DC转换器11进行动作时进行图3所示的动作的情况。
首先，DSP 15从电流计13接收表示DC/DC转换器11的输出电流的信号，并基于该输出电流来计算辅机4的负载变动率(步骤S1)。在该计算中例如使用时间微分。此外，在并行动作中的情况下，DSP 15从各电流计13、14接收表示输出电流的信号，并基于DC/DC转换器11的输出电流和DC/DC转换器12的输出电流来计算负载变动率。
接着，DSP 15判定计算出的负载变动率是否为预先决定的判定用阈值以上(步骤S2)。
判定用阈值是基于预先决定的切换时间(从单独动作向并行动作的切换所需的时间)、预先决定的DC/DC转换器11的最大输出量而预先设定的。例如，判定用阈值是在切换时间的结束时(并行动作的开始时)不超过DC/DC转换器11的最大输出量的斜率(换言之，在切换时间不发生过载地斜率)的负载变动率。
在步骤S2的判定结果为所计算出的负载变动率不是判定用阈值以上的情况下(步骤S2：否)，流程进到步骤S4。在后叙述步骤S4。
另一方面，在步骤S2的判定结果为所计算出的负载变动率是判定用阈值以上的情况下(步骤S2：是)，DSP 15将预先决定的切换用阈值变更为更小的值(步骤S3)。通过这样变更切换用阈值，DSP 15变更对DC/DC转换器11、12的动作个数进行切换的定时。
切换用阈值是从单独动作向并行动作切换的电力阈值。图4示出切换用阈值的一例。图4中，与图1A以及图1B同样，T1表示单独动作时间，T2表示并行动作时间，ST表示切换时间。另外，图4所示的负载变动率(直线L的斜率)设为与图1B所示的负载变动率相同。
如图4所示，变更前的切换用阈值TH1例如被设定为在DC/DC转换器11的最大输出量MO的附近且不超过该最大输出量MO。而且，例如在图4所示的T3的定时辅机4的消耗电力量增加而发生急剧的负载上升的情况下，判定为在定时T3以后且切换时间ST之前的规定的定时负载变动率为判定用阈值以上(急剧)。而且，变更前的切换用阈值TH1通过步骤S3的处理被变更为预先决定的切换用阈值TH1’。通过该变更，对DC/DC转换器11、12的动作个数进行切换的定时被变更。
接着，DSP 15判定DC/DC转换器11的输出量是否为切换用阈值以上(步骤S4)。这里的切换用阈值，在未经步骤S3的处理的情况下是变更前的切换用阈值TH1，在经过步骤S3的处理的情况下是变更后的切换用阈值TH1’。
在步骤S4的判定结果为DC/DC转换器11的输出量不是切换用阈值以上的情况下(步骤S4：否)，流程返回步骤S1。
另一方面，在步骤S4的判定结果为DC/DC转换器11的输出量是切换用阈值以上的情况下(步骤S4：是)，DSP 15从单独动作切换为并行动作(步骤S5)。具体来讲，DSP 15对DC/DC转换器12输出控制信号。
由此，如图4所示，从DC/DC转换器11的输出量超过变更后的切换用阈值TH1’的时间点起进行从单独动作向并行动作的切换，在DC/DC转换器11和DC/DC转换器12的输出量达到最大输出量MO的时间点，向并行动作的切换完成。
以上说明了电源装置1的DSP 15的动作例。
如以上说明那样，本实施方式的电源装置1在负载变动率小于判定用阈值的情况下使用变更前的切换用阈值，由此实现低负载时的高效率。而且，在负载变动率是判定用阈值以上的情况下变更对DC/DC转换器11、12的动作个数进行切换的定时，由此能够防止发生急剧的负载上升时的过载。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于所述实施方式，能够进行各种变形。以下说明变形例。
(变形例1)
例如，在实施方式中举例说明了变更切换用阈值来变更对DC/DC转换器11、12的动作个数进行切换的定时的情况，但并不限定于此。例如也可以是，准备将可以计算的负载变动率与对DC/DC转换器11、12的动作个数进行切换的定时对应关联得到的表，DSP 15参照该表来变更为与所计算出的负载变动率对应关联的定时。
(变形例2)
例如也可以是，在图2所示的结构中，代替锂离子电池2而例如使用家庭用交流电源。在该情况下也可以是，在DC/DC转换器11、12的前级(在DC/DC转换器11、12与交流电源之间)具备并联连接的两个AC/DC转换器。
(变形例3)
例如也可以是，在图2所示的结构中，代替DC/DC转换器11、12而例如具备并联连接的两个AC/DC转换器。
(变形例4)
在实施方式中，举例说明了DSP 15在所计算出的负载变动率是判定用阈值以上时变更切换用阈值的情况下，但并不限定于此。
例如也可以是，准备将可以计算的负载变动率与变更后的切换用阈值对应关联得到的表，DSP 15参照该表来变更为与所计算出的负载变动率对应关联的切换用阈值。此外，在表中登记的变更后的切换用阈值均是比变更前的切换用阈值小的值。
或者也可以是，例如DSP 15根据所计算出的负载变动率和预先决定的切换时间来设定切换用阈值。在此，当所计算出的负载变动率比上次计算出的负载变动率大时，被计算的切换用阈值为比上次设定的值小的值。
(变形例5)
也可以是，例如代替DC/DC转换器11的输出电流，DSP 15基于DC/DC转换器11的输出电压来计算负载变动率。
(变形例6)
也可以是，例如DSP 15从辅机4接收表示辅机4的动作状況(例如是否正在动作)的信息，并基于该信息来计算负载变动率。由此，能够比基于DC/DC转换器11、12的输出电流来计算负载变动率的情况更早地计算负载变动率，因而能够提早变更切换用阈值。
(变形例7)
在实施方式中，举例说明了电源装置1例如被搭载于HEV(Hybrid ElectricVehicle：油电混合动力车)的情况，但并不限定于此。以下使用图5说明被搭载于EV(Electric Vehicle：电动车)或者PHV(Plug-in Hybrid Vehicle：插电式混合动力车)的电源装置20。此外，在图5中，对与图2相同的要件附加相同的附图标记并省略其说明。
如图5所示，电源装置20与家庭用的插座5连接。另外，电源装置20除了具有图2所示的结构要件以外，还具有并联连接的PFC(Power Factor Correction：功率因数校正部)16、17。PFC 16与插座5、DC/DC转换器11、DSP 15电连接。另外，PFC 17与插座5、DC/DC转换器12、DSP 15电连接。PFC 16、17将插座5的交流电压变换为直流电压。
电源装置20的DSP 15进行实施方式中说明的图3的动作。因而，本变形例也能够实现与实施方式同样的作用效果。
以上说明了变形例。上述变形例也可以适当组合。
以上参照附图详述了本发明的实施方式以及变形例，但上述电源装置1的功能也能够由计算机程序来实现。例如DSP 15将规定的存储装置(省略图示)中存储的程序复制到RAM(Random Access Memory：随机存取存储器。省略图示)，并将该程序包含的命令从RAM顺次读出并执行，由此实现电源装置1的功能。另外，在执行程序时，在RAM或者存储装置存储通过实施方式以及变形例所述的各種处理得到的信息并适当利用。
产业上的可利用性
本发明能够对搭载于车辆的电源装置、电源装置的控制方法以及电源装置控制程序(或者非易失性的记录介质(non-transitory computer readable medium))是有用的。
附图标记说明
1，20：电源装置；2：锂离子电池；3：铅电池；4：辅机；5：插座；11，12：DC/DC转换器；13，14：电流计；15：DSP；16，17：PFC。

Claims (12)

1.一种电源装置，具有：
多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，并且，分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力；以及
控制部，其基于向所述负载输出的总电力，对所述多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更，
其中，所述控制部根据所述负载的负载变动率来变更对所述使之动作的一个以上的电力变换器的所述个数进行变更的定时，以使得在所述负载变动率从第一负载变动率变为大于该第一负载变动率的第二负载变动率时，从在向所述负载输出的所述总电力为第一值时对所述使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更，变为在向所述负载输出的所述总电力为小于该第一值的第二值时对所述使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更。
2.一种电源装置，具有：
多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，并且，分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力；以及
控制部，其基于向所述负载输出的总电力，对所述多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更，
其中，所述控制部根据所述负载的负载变动率，以如下方式变更对所述使之动作的一个以上的电力变换器的所述个数进行变更的定时：在所述负载的负载变动率从第一负载变动率变为大于该第一负载变动率的第二负载变动率时，将所述定时从第一定时变为比所述第一定时早的第二定时。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，
所述控制部基于向所述负载输出的所述总电力和用于对所述使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更的输出阈值，在向所述负载输出的所述总电力超过所述输出阈值时，对所述使之动作的一个以上的电力变换器的所述个数进行变更，
所述控制部根据所述负载的负载变动率变更所述输出阈值，以使得在所述负载变动率从所述第一负载变动率变为所述第二负载变动率时将所述输出阈值变更为更小的值，由此变更对所述使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更的定时。
4.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，
所述负载是辅机，
所述辅机至少包含铅电池，
所述多个电力变换器分别是直流-直流转换器，向所述铅电池输出将来自锂离子电池的输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力。
5.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，
所述第一负载变动率小于判定用阈值，所述第二负载变动率为所述判定用阈值以上。
6.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，
所述控制部根据所述负载变动率以及所述使之动作的一个以上的电力变换器的所述个数的变更所需的时间来设定所述输出阈值。
7.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，
所述控制部基于所述多个电力变换器中的动作中的一个以上的电力变换器的总输出电流来计算所述负载变动率。
8.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，
所述控制部从所述辅机接收表示所述辅机的动作状況的信息，并基于所述信息计算所述负载变动率。
9.一种电源装置的控制方法，该电源装置具备多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，并且，分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力，该电源装置的控制方法包括以下步骤：
基于向所述负载输出的总电力，对所述多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更；以及
根据所述负载的负载变动率来变更对所述使之动作的一个以上的所述电力变换器的所述个数进行变更的定时，以使得在所述负载变动率从第一负载变动率变为大于该第一负载变动率的第二负载变动率时，从在向所述负载输出的所述总电力为第一值时对所述使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更，变为在向所述负载输出的所述总电力为小于该第一值的第二值时对所述使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更。
10.一种电源装置的控制方法，该电源装置具备多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，并且，分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力，该电源装置的控制方法包括以下步骤：
基于向所述负载输出的总电力，对所述多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更；以及
根据所述负载的负载变动率，以如下方式变更对所述使之动作的一个以上的电力变换器的所述个数进行变更的定时：在所述负载的负载变动率从第一负载变动率变为大于该第一负载变动率的第二负载变动率时，将所述定时从第一定时变为比所述第一定时早的第二定时。
11.一种非易失性记录介质，保存有使电源装置的计算机执行处理的电源装置控制程序，该电源装置具备多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，并且分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力，该电源装置控制程序使电源装置的计算机执行以下处理：
基于向所述负载输出的总电力，对所述多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更；以及
根据所述负载的负载变动率来变更对所述使之动作的一个以上的电力变换器的所述个数进行变更的定时，以使得在所述负载变动率从第一负载变动率变为大于该第一负载变动率的第二负载变动率时，从在向所述负载输出的所述总电力为第一值时对所述使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更，变为在向所述负载输出的所述总电力为小于该第一值的第二值时对所述使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更。
12.一种非易失性记录介质，保存有使电源装置的计算机执行处理的电源装置控制程序，该电源装置具备多个电力变换器，所述多个电力变换器相互并联连接，并且分别向负载输出将输入电力的电压变换为输出电压所得到的输出电力，该电源装置控制程序使电源装置的计算机执行以下处理：
基于向所述负载输出的总电力，对所述多个电力变换器中的、使之动作的一个以上的电力变换器的个数进行变更；以及
根据所述负载的负载变动率，以如下方式变更对所述使之动作的一个以上的电力变换器的所述个数进行变更的定时：在所述负载的负载变动率从第一负载变动率变为大于该第一负载变动率的第二负载变动率时，将所述定时从第一定时变为比所述第一定时早的第二定时。
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