CN109478850A - 电力转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种电力转换装置，其将直流的输入电压转换为直流的输出电压并输出至负载，该电力转换装置具备：放电电阻，其用于释放所述负载中积蓄的电荷；放电开关，其切换所述放电电阻的通电状态；以及放电控制部，其以所述输出电压变为规定的目标电压的方式控制所述放电开关，在所述输出电压低于比所述目标电压大的规定的阈值电压的情况下，所述放电控制部以切断所述放电电阻的通电的方式控制所述放电开关，所述放电控制部根据所述负载的温度变化来修正所述阈值电压。

Description

电力转换装置
技术领域
本发明涉及一种电力转换装置。
背景技术
电流变流体(Electro-Rheological Fluid，以下记作ERF)是一种可以通过从外部施加电场来改变其黏性的流体。ERF没有可动部而可以通过电信号来直接控制流体的黏性，因此有响应性高这一优点。作为车辆中的ERF的应用例，可列举分别用于冲击吸收、扭矩控制、振动控制等目的的ERF减振器、ERF离合器、ERF发动机支架等。专利文献1揭示了如下方法：在对利用ERF的减振器施加高电压的电力转换装置中，具备用于释放ERF中积蓄的电荷的放电开关，由此，在不降低电力转换装置的响应性的情况下谋求电力损失的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平8-91031号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1揭示的技术中，根据与放电开关并联的分压电容器的充电时间常数来决定放电开关的关断时间。存在该关断时间带来的空耗时间导致电力转换装置的响应性降低这一问题。
解决问题的技术手段
本发明的第1形态的电力转换装置将直流的输入电压转换为直流的输出电压而输出至负载，该电力转换装置具备：放电电阻，其用于释放所述负载中积蓄的电荷；放电开关，其切换所述放电电阻的通电状态；以及放电控制部，其以所述输出电压变为规定的目标电压的方式控制所述放电开关，在所述输出电压低于比所述目标电压大的规定的阈值电压的情况下，所述放电控制部以切断所述放电电阻的通电的方式控制所述放电开关，所述放电控制部根据所述负载的温度变化来修正所述阈值电压。
本发明的第2形态的电力转换装置将直流的输入电压转换为直流的输出电压而输出至负载，该电力转换装置具备：放电电阻，其用于释放所述负载中积蓄的电荷；放电开关，其切换所述放电电阻的通电状态；以及放电控制部，其以所述输出电压变为规定的目标电压的方式控制所述放电开关，在所述输出电压低于比所述目标电压大的规定的阈值电压的情况下，所述放电控制部以切断所述放电电阻的通电的方式控制所述放电开关，所述放电控制部根据所述负载的静电电容值与电阻值的积的变化来修正所述阈值电压。
发明的效果
根据本发明，能够提高电力转换装置的响应性。
附图说明
图1为表示本发明的第1实施方式的电力转换装置的基本构成的图。
图2为表示电力转换装置中的放电开关的构成例的图。
图3为用于说明现有技术的问题的图。
图4为用于说明本实施方式的电力转换装置对放电开关的控制方法的原理的图。
图5为用于说明本实施方式的电力转换装置对阈值电压的修正方法的原理的图。
图6为表示放电控制部内的迟滞比较器的特性的图。
图7为表示本发明的第1实施方式中的放电开关的控制流程的图。
图8为表示负载的温度为常温的情况下的负载和放电电阻的电压变化的状况的图。
图9为表示负载的温度为高温的情况下的负载和放电电阻的电压变化的状况的图。
图10为表示负载的温度为低温的情况下的负载和放电电阻的电压变化的状况的图。
图11为表示本发明的第2实施方式中的放电开关的控制流程的图。
图12为表示本发明的第3实施方式的电力转换装置的构成的图。
具体实施方式
下面，连同附图对本发明的实施方式进行说明。再者，以下的实施方式展示本发明的一形态，本发明只要不脱离主旨，则还包含其他形态。
(第1实施方式)
首先，对本发明的第1实施方式进行说明。在第1实施方式中，使用图1～图10对本发明的一实施方式进行说明。
图1为表示本发明的第1实施方式的电力转换装置11的基本构成的图。图1所示的电力转换装置11将从直流电源1输入的直流电压转换为高电压的直流电压而输出至负载14。电力转换装置11具备输入侧平滑电容器2、升压变压器3、交流开关元件4、交流开关元件驱动电路5、整流二极管6、输出侧平滑电容器7、放电电阻8、放电开关9、放电开关驱动电路10及放电控制部51。负载14被电力转换装置11施加高电压的直流电压，具有电容分量12和电阻分量13。负载14例如为ERF、介电弹性体等。
从规定的目标电压Vref减去电力转换装置11的输出电压Vout而得的差分值Verr被输入至放电控制部51。放电控制部51根据该差分值Verr来输出对交流开关元件驱动电路5的控制信号Vg1以及对放电开关驱动电路10的控制信号Vg2。交流开关元件驱动电路5根据控制信号Vg1来驱动交流开关元件4。放电开关驱动电路10根据控制信号Vg2来驱动放电开关9。
放电控制部51根据上述差分值Verr、以电力转换装置11进行升压动作或放电动作的方式切换控制信号Vg1、Vg2的输出。升压动作时，放电控制部51以交流开关元件4高速地反复成为导通状态与断开状态的方式输出控制信号Vg1，而且以放电开关9成为断开状态的方式输出控制信号Vg2。此时，来自直流电源1的输入电压通过交流开关元件4的导通断开动作转换为高频率的交流电压(矩形波电压)。该交流电压经升压变压器3升压后由整流二极管6转换为直流电压。结果，从电力转换装置11对负载14输出高电压的输出电压Vout。
另一方面，在电力转换装置11的放电动作时，放电控制部51以交流开关元件4成为断开状态的方式输出控制信号Vg1，而且以放电开关9成为导通状态的方式输出控制信号Vg2。此时，高频率的交流电压不施加至升压变压器3，因此电力转换装置11中升压动作得以停止。此外，放电电阻8通电，负载14的电容分量12和输出侧平滑电容器7中积蓄的电荷被放电电阻8释放。再者，为了高效地进行放电电阻8中的放电，放电电阻8的电阻值优选比负载14的电阻分量13的电阻值小。
通过如以上说明过的动作，放电控制部51可以根据目标电压Vref与输出电压Vout的差分值Verr、以输出电压Vout变为目标电压Vref的方式控制交流开关元件4及放电开关9。
接着，对放电开关9进行说明。放电开关9也可以由1个高耐压开关构成，但如此一来，由于高耐压开关价格高昂，因此放电开关9的成本会较高。因此，像以下说明的那样，放电开关9优选由多个低耐压或中耐压的半导体开关元件构成。
图2为表示电力转换装置11中的放电开关9的构成例的图。在图2的例子中，是通过低耐压或中耐压的半导体开关元件21～23的串联来构成放电开关9。如此，通过使用相对廉价的低耐压或中耐压的半导体开关元件21～23来构成放电开关9，无须使用高耐压开关，因此能使放电开关9的成本较低。
图2中，半导体开关21～23中分别使用了n型MOSFET。在半导体开关21～23中，漏极端子与源极端子之间分别连接有用于抑制各半导体开关间的导通断开时的瞬态电压不平衡的缓冲电路兼MOSFET的栅极充电电路。该缓冲电路MOSFET的栅极充电电路分别由栅极充电电阻24～26、分压电容器27～29、充电二极管30～32以及分压电阻33～35构成。此外，半导体开关21～23的栅极端子与源极端子之间分别连接有齐纳二极管36～38，半导体开关22、23的缓冲电路MOSFET的栅极充电电路经由齐纳二极管39、40分别连接到半导体开关21、22的栅极端子。由此，从放电开关驱动电路10对半导体开关21～23的各栅极端子分别输出所需的栅极电压。
如上所述，在将多个半导体开关元件21～23串联来构成放电开关9的情况下，须以与各半导体开关元件并联的方式连接分压电容器27～29。但是，当如此连接分压电容器27～29时，即便半导体开关元件21～23全部断开，在分压电容器27～29的合计电压变为电力转换装置11的输出电压Vout之前，对分压电容器27～29的充电也会持续下去而在放电开关9中继续流通电流，导致放电开关9的关断完成不了。结果，在放电开关9中将半导体开关元件21～23断开后会产生追加的关断时间，导致对放电电阻8的高电压施加持续下去。该关断时间内，电力转换装置11的输出侧成为低阻抗状态，当电力转换装置11进行升压动作时，有变为过电流之虞，因此无法转移至下一升压动作。如此，在现有技术中，因分压电容器27～29而产生的放电开关9的关断时间成为无法转移至下一升压动作的空耗时间，从而导致电力转换装置11的响应性降低。
再者，放电开关9的关断时间是根据分压电容器27～29的充电时间常数来决定。分压电容器27～29的充电时间常数是由分压电容器27～29、输出侧平滑电容器7以及负载14的电容分量12的电容值、放电电阻8、栅极充电电阻24～26以及负载14的电阻分量13的电阻值等决定的值。
图3为用于说明图2所示的放电开关9的构成中的现有技术的问题的图。图3展示了基于现有技术进行放电开关9的控制的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况。具体而言，图3展示了在时刻ton通过将放电开关9导通来开始电力转换装置11的放电动作而使负载14的电压从放电前电压Vini降低至目标电压Vref、之后在负载14的电压达到目标电压Vref的时刻toff断开放电开关9时的负载14和放电电阻8的电压变化的状况。
如图3所示，在时刻ton到时刻toff的时间t1这一期间内，电力转换装置11的放电动作使得负载14的电容分量12中积蓄的电荷得以释放，由此，负载14的电压像曲线61所示那样不断降低。在时刻toff断开放电开关9后，在放电开关9的关断时间t2这一期间内，对放电电阻8的高电压施加持续下去，放电电阻8的电压像曲线62所示那样降低。因而，在时间t1与时间t2的合计时间t1+t2过去之前，电力转换装置11无法转移至下一升压动作。
因此，在本实施方式的电力转换装置11中，为了减少如以上说明过的放电开关9的关断时间带来的空耗时间，对输出电压Vout设定比目标电压Vref大的规定的阈值电压。并且，在输出电压Vout低于该阈值电压的情况下，以断开放电开关9来切断放电电阻8的通电的方式控制放电开关9。进而，此时会考虑负载14的温度依存性来修正上述阈值电压。因此，如图2所示，目标电压Vref、负载14的温度Tload被输入至放电控制部51。负载14的温度Tload例如可以通过使用热电偶等的温度传感器或者其他手段来加以检测。
图4为用于说明本实施方式的电力转换装置11对放电开关9的控制方法的原理的图。图4展示了在电力转换装置11中设定比目标电压Vref高的阈值电压Vth、使用该阈值电压Vth来进行放电开关9的控制的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况。具体而言，图4展示了在时刻ton通过将放电开关9导通来开始电力转换装置11的放电动作而使负载14的电压从放电前电压Vini朝目标电压Vref降低、在负载14的电压达到比目标电压Vref高的阈值电压Vth的时刻toff断开放电开关9时的负载14和放电电阻8的电压变化的状况。
图4中，在负载14的电压达到阈值电压Vth时，预估其后的放电开关9的关断时间t2内的负载14的电压降低量而断开放电开关9。因此，与图3所示的现有技术的控制方法相比，能够缩短时刻ton到时刻toff的时间t1，因此，能够减少电力转换装置11中到下一升压动作为止的空耗时间。
图5为用于说明本实施方式的电力转换装置11对阈值电压的修正方法的原理的图。图5展示了电力转换装置11的放电动作所引起的负载14的电压变化的斜率根据温度而变化的状况。
在负载14的电容分量12、电阻分量13有温度依存性的情况下，如图5所示，负载14的温度会使得放电时的负载14的电压变化的斜率发生变化。例如，在负载14为ERF的情况下，在常温时，电力转换装置11的放电动作使得负载14的电压像曲线63所示那样不断降低。相对于此，在高温时，负载14的电容分量12与电阻分量13的积变为比常温时小的值，因此分压电容器27～29的充电时间常数变小。结果，负载14的电压变化的斜率增大，负载14的电压像曲线64所示那样不断降低。另一方面，在低温时，负载14的电容分量12与电阻分量13的积变为比常温时大的值，因此分压电容器27～29的充电时间常数增大。结果，负载14的电压变化的斜率变小，负载14的电压像曲线65所示那样不断降低。
因此，在本实施方式的电力转换装置11中，根据上述那样的温度所引起的负载14的电压变化的斜率变化来改变断开放电开关9的阈值电压。具体而言，在负载14的温度较高时，增加断开放电开关9的阈值电压，例如从常温时的阈值电压Vth1改变为高温时的阈值电压Vth2。另一方面，在负载14的温度较低时，减少断开放电开关9的阈值电压，例如从常温时的阈值电压Vth1改变为低温时的阈值电压Vth3。由此，可以考虑负载14的温度依存性来恰当地修正断开放电开关9的阈值电压。结果，在任何情况下都能使断开放电开关9后产生的放电开关9的关断时间t2变为相同程度。
再者，如以上说明过的与负载14的温度相应的阈值电压的修正不仅可以在负载14为ERF的情况下运用，在负载14为其他材料例如介电弹性体等情况下也能运用。认为只要是需要施加高电压而且静电电容值和电阻值有温度依存性的物体，都会获得同样的效果。
图6为表示放电控制部51内的迟滞比较器的特性的图。为了根据负载14的温度来进行放电开关9的导通断开控制，放电控制部51具有图6所示那样的特性的迟滞比较器。图6中，(a)表示负载14的温度为常温时的迟滞比较器的特性，(b)表示负载14的温度为高温时的迟滞比较器的特性，(c)表示负载14的温度为低温时的迟滞比较器的特性。
在负载14的温度为常温的情况下，放电控制部51根据图6的(a)所示那样的迟滞比较器的特性来输出对放电开关驱动电路10的控制信号Vg2。即，在控制信号Vg2的值为与放电开关9的断开状态相对应的低电平VL时，当目标电压Vref减去输出电压Vout而得的差分值Verr变得比规定的放电开始阈值Von小时，放电控制部51使控制信号Vg2从低电平VL变为高电平VH而将放电开关9切换为导通状态。另一方面，在控制信号Vg2的值为与放电开关9的导通状态相对应的高电平VH时，当目标电压Vref减去输出电压Vout而得的差分值Verr变得比规定的放电结束阈值Voff(Von＜Voff)大时，放电控制部51使控制信号Vg2从高电平VH变为低电平VL而将放电开关9切换为断开状态。
当负载14的温度从常温发生变化时，放电控制部51在不改变放电开始阈值Von而使其固定的状态下，以根据负载14的温度来修正放电结束阈值Voff的方式改变迟滞比较器的特性。例如，在负载14为ERF的情况下，当负载14的温度从常温变为高温时，放电控制部51以像(b)所示那样使放电结束阈值Voff朝低电压侧也就是负方向增加的方式改变迟滞比较器的特性。另一方面，当负载14的温度从常温变为低温时，放电控制部51以像(c)所示那样使放电结束阈值Voff朝高电压侧也就是正方向增加的方式改变迟滞比较器的特性。
图7为表示本发明的第1实施方式中的放电开关9的控制流程的图。该控制流程所示的处理是在电力转换装置11中进行了升压动作时在放电控制部51中执行。
在步骤S10中，放电控制部51判定输出电压Vout相对于所输入的目标电压Vref的差分值Verr是否小于规定的放电开始阈值Von。结果，若差分值Verr小于放电开始阈值Von，则处理进入至步骤S20，若差分值Verr为放电开始阈值Von以上，则结束图7的控制流程所示的处理。
在步骤S20中，放电控制部51以交流开关元件4成为断开状态的方式输出控制信号Vg1来停止升压动作，而且以放电开关9成为导通状态的方式输出控制信号Vg2来开始对放电电阻8的通电。由此，负载14的电容分量12中积蓄的电荷得以释放，负载14的电压不断降低。
在步骤S30中，放电控制部51根据所输入的目标电压Vref以及负载14的温度Tload来计算放电结束阈值Voff。此处，如前文所述，以负载14的温度Tload越高放电结束阈值Voff越是朝负方向增加、负载14的温度Tload越低放电结束阈值Voff越是朝正方向增加的方式计算放电结束阈值Voff的值。例如，可以通过使用预先存储的表格、函数等而像这样计算与负载14的温度Tload相应的放电结束阈值Voff。由此，可以根据负载14的温度Tload来修正针对输出电压Vout的阈值电压Vth。
在步骤S40中，放电控制部51判定步骤S30中计算出的放电结束阈值Voff的值是否小于放电开始阈值Von。在放电结束阈值Voff小于放电开始阈值Von的情况下，放电控制部51在步骤S50中以放电结束阈值Voff变得比放电开始阈值Von大的方式进行修正。此处，例如可以将放电开始阈值Von加上规定值x而得的值作为放电结束阈值Voff，由此来修正放电结束阈值Voff。再者，只要能使放电结束阈值Voff变得比放电开始阈值Von大，则也可通过这以外的方法来进行放电结束阈值Voff的修正。当执行了步骤S50后，放电控制部51设定修正后的放电结束阈值Voff，处理进入至步骤S60。另一方面，在步骤S40中判定放电结束阈值Voff为放电开始阈值Von以上的情况下，放电控制部51不执行步骤S50而是设定步骤S30中计算出的放电结束阈值Voff，处理进入至步骤S60。
在步骤S60中，放电控制部51判定输出电压Vout相对于所输入的目标电压Vref的差分值Verr是否小于所设定的放电结束阈值Voff。结果，若差分值Verr大于放电结束阈值Voff，则处理进入至步骤S70，若差分值Verr为放电结束阈值Voff以下，则结束图7的控制流程所示的处理。
在步骤S70中，放电控制部51以放电开关9成为断开状态的方式输出控制信号Vg2来切断对放电电阻8的通电，而且以交流开关元件4反复导通断开的方式输出控制信号Vg1来开始升压动作。当执行了步骤S70后，放电控制部51结束图7的控制流程所示的处理。
接着，使用图8至图10所示的负载14和放电电阻8的电压变化的例子对本发明的效果进行说明。再者，图8至图10设想的是负载14使用ERF的情况。
图8展示了负载14的温度为常温(50℃)的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况。图8中，(a)展示了之前说明过的不设定阈值电压Vth而进行放电开关9的控制的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况作为进行现有技术的放电开关9的控制的情况下的例子。另一方面，(b)展示了设定阈值电压Vth来进行放电开关9的控制的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况作为进行本发明的放电开关9的控制的情况下的例子。再者，图8中，与图3、4一样，以曲线61表示负载14的电压变化，以曲线62表示放电开关9的关断时间所引起的放电电阻8的电压变化。
如图8的(a)所示，在未设定阈值电压Vth的情况下，是在负载14的电压达到目标电压Vref的时刻toff断开放电开关9。因此，与图3中说明过的一样，产生与放电开关9的关断时间相应的空耗时间，从导通放电开关9的时刻ton起到放电开关9的关断完成为止的时间为3.6[a.u.]。
另一方面，如图8的(b)所示，在设定有阈值电压Vth的情况下，与图4中说明过的一样，在负载14的电压达到阈值电压Vth时，预估其后的放电开关9的关断时间内的负载14的电压降低量而断开放电开关9。因此，在负载14的电压达到目标电压Vref的时间点，能使放电电阻8的电压从负载14的电压降低90％以上而大致完成放电开关9的关断。结果，从导通放电开关9的时刻ton起到放电开关9的关断完成为止的时间为2.4[a.u.]。即，与未设定阈值电压Vth的情况相比，可以将从导通放电开关9的时刻ton起到放电开关9的关断完成为止的时间减少30％以上。
图9展示了负载14的温度为高温(90℃)的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况。图9中，(a)展示了使用与负载14的温度为50℃时相同的阈值电压Vth来进行放电开关9的控制的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况作为不进行高温时的阈值电压Vth的修正的情况下的例子。另一方面，(b)展示了使用负载14的温度为90℃时的阈值电压Vth来进行放电开关9的控制的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况作为进行了高温时的阈值电压Vth的修正的情况下的例子。再者，图9中，与图3、4一样，也是以曲线61表示负载14的电压变化，以曲线62表示放电开关9的关断时间所引起的放电电阻8的电压变化。
如图9的(a)所示，在未修正阈值电压Vth的情况下，因负载14的温度上升而使得放电时的负载14的电压变化的斜率增大的影响没有被考虑到。因此，即便在负载14的电压达到目标电压Vref的时间点，也对放电电阻8施加有1.2[a.u.]的电压。因而，从该时间点起到放电电阻8的电压从负载14的电压降低90％以上而大致完成放电开关9的关断为止，会进一步耗费1.0[a.u.]的时间作为与放电开关9的关断时间相应的空耗时间。结果，从导通放电开关9的时刻ton起到放电开关9的关断完成为止的时间为2.2[a.u.]。
另一方面，如图9的(b)所示，在修正了阈值电压Vth的情况下，考虑了因负载14的温度上升而使得放电时的负载14的电压变化的斜率增大的影响，阈值电压Vth增加。因此，在负载14的电压达到目标电压Vref的时间点，能使放电电阻8的电压从负载14的电压降低90％以上而大致完成放电开关9的关断。结果，从导通放电开关9的时刻ton起到放电开关9的关断完成为止的时间为1.3[a.u.]。即，与未修正阈值电压Vth的情况相比，能将从导通放电开关9的时刻ton起到放电开关9的关断完成为止的时间减少40％左右。进而，在未修正阈值电压Vth的情况下，即使负载14的电压已达到目标电压Vref，放电电阻8中的放电仍在持续，因此产生过放电所导致的损失。另一方面，在修正了阈值电压Vth的情况下，还能减少这种过放电所导致的损失。
图10展示了负载14的温度为低温(0℃)的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况。图10中，(a)展示了使用与负载14的温度为50℃时相同的阈值电压Vth来进行放电开关9的控制的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况作为不进行低温时的阈值电压Vth的修正的情况下的例子。另一方面，(b)展示了使用负载14的温度为0℃时的阈值电压Vth来进行放电开关9的控制的情况下的负载14和放电电阻8的电压变化的状况作为进行了低温时的阈值电压Vth的修正的情况下的例子。再者，图10中，与图3、4一样，也是以曲线61表示负载14的电压变化，以曲线62表示放电开关9的关断时间所引起的放电电阻8的电压变化。
如图10的(a)所示，在未修正阈值电压Vth的情况下，因负载14的温度降低而使得放电时的负载14的电压变化的斜率变小的影响没有被考虑到。因此，在负载14的电压充分降低之前放电开关9便被断开，从导通放电开关9的时刻ton起到负载14的电压达到目标电压Vref为止的时间为4.1[a.u.]。
另一方面，如图10的(b)所示，在修正了阈值电压Vth的情况下，考虑了因负载14的温度降低而使得放电时的负载14的电压变化的斜率变小的影响，阈值电压Vth减少。因此，可以在负载14的电压已充分降低的时间点断开放电开关9。结果，从导通放电开关9的时刻ton起到负载14的电压达到目标电压Vref为止的时间为3.0[a.u.]。即，与未修正阈值电压Vth的情况相比，可以将从导通放电开关9的时刻ton起到负载14的电压达到目标电压Vref为止的时间减少27％左右。进而，还可以在负载14的电压达到目标电压Vref的时间点使放电电阻8的电压从负载14的电压降低90％以上而大致完成放电开关9的关断。
根据以上说明过的本发明的第1实施方式，取得以下作用效果。
(1)电力转换装置11将直流的输入电压转换为直流的输出电压Vout而输出至负载14。电力转换装置11具备：放电电阻8，其用于释放负载14中积蓄的电荷；放电开关9，其切换放电电阻8的通电状态；以及放电控制部51，其以输出电压Vout变为规定的目标电压Vref的方式控制放电开关9。在输出电压Vout低于比目标电压Vref大的规定的阈值电压Vth的情况下，放电控制部51以切断放电电阻8的通电的方式控制放电开关9。此外，放电控制部51根据负载14的温度变化来修正阈值电压Vth。因此，能够提高电力转换装置11的响应性。
(2)放电控制部51以在负载14的温度上升时增加阈值电压Vth、在负载14的温度降低时减少阈值电压Vth的方式修正阈值电压Vth。因此，可以根据温度变化所引起的放电时的负载14的电压变化的斜率的变化来恰当地修正阈值电压Vth。
此处，对负载14使用ERF的情况下的电力转换装置11的动作进行说明。如前文所述，ERF没有可动部而可以通过电信号来直接控制流体的黏性，因此有响应性高这一优点。但是，要改变ERF的粘度，须施加数百至数千V/mm左右的高电场强度的电场。因此，在负载14使用ERF的情况下，本实施方式的电力转换装置11须以高响应性对填充有ERF的电极间施加高电压。例如，在根据路面的凹凸来改变ERF的粘度、由此控制减振力的汽车用ERF减振器中，为了减少更高频带的振动，对于对负载14施加高电压的电力转换装置11要求高响应性。此外，为了根据路面的凹凸将减振力控制为一定范围内的任意值，还要求输出电压在一定范围内可变。
ERF的电性等效电路可以像图1、2所示的负载14那样以电容分量12与电阻分量13的并联电路的形式表示。因此，在电力转换装置11中，可以将负载14视为电容器负载。在增加ERF减振器的减振力时，使电力转换装置11进行升压动作，由此，对电容分量12进行充电直至与所期望的减振力相应的电压为止。另一方面，在减少ERF减振器的减振力时，使电力转换装置11进行放电动作，由此，对电容分量12进行放电直至与所期望的减振力相应的电压为止。由此，能够控制ERF减振器的减振力。
在本实施方式的电力转换装置11中，为了提高减少ERF减振器的减振力时的响应性，将具有比电阻分量13的电阻值小的电阻值的放电电阻8并联在作为ERF减振器的负载14上。但是，仅仅并联放电电阻8，在放电时以外也会因放电电阻8而产生电力损失，因此会导致电力转换装置11的效率降低，从而不理想。因此，在电力转换装置11中，为了兼顾减少ERF减振器的减振力时的响应性的提高与放电电阻8所导致的电力损失的减少，以与放电电阻8串联的方式连接有放电开关9。于是，仅在放电动作时导通放电开关9而利用放电电阻8对作为ERF减振器的负载14的电容分量12进行放电。
(第2实施方式)
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。在第2实施方式中，使用图11对本发明的一实施方式进行说明。
在前文所述的第1实施方式中，对在不改变放电开始阈值Von而使其固定的状态下根据负载14的温度来修正放电结束阈值Voff的例子进行了说明。相对于此，在本发明的第2实施方式中，对根据目标电压Vref与输出电压Vout的差来改变放电开始阈值Von的例子进行说明。
图11为表示本发明的第2实施方式中的放电开关9的控制流程的图。该控制流程所示的处理与图7的控制流程所示的第1实施方式中的处理一样，是在电力转换装置11中进行了升压动作时在放电控制部51中执行。再者，图11中，对于与图7相同的内容的处理采用的是同一步骤编号。
在步骤S1中，放电控制部51根据输出电压Vout相对于所输入的目标电压Vref的差分值Verr来计算放电开始阈值Von。此处，以目标电压Vref减去输出电压Vout而得的差分值Verr的值越小也就是目标电压Vref与输出电压Vout的差越大放电开始阈值Von的值便越小的方式计算放电开始阈值Von。当计算出放电开始阈值Von时，放电控制部51根据该计算结果来更新放电开始阈值Von，处理进入至步骤S10。再者，步骤S10之后的处理与图7相同，因此省略说明。
此处，若放电结束阈值Voff小于放电开始阈值Von，则在变成差分值Verr小于放电结束阈值Voff而且大于放电开始阈值Von的状态时，会发生放电开关9反复导通断开的回跳(chattering)。因此，在图11的处理流程中，通过步骤S40、S50的处理，以放电结束阈值Voff必然变得比放电开始阈值Von大的方式进行限制，避免发生上述回跳。
根据以上说明过的本发明的第2实施方式，在目标电压Vref减去输出电压Vout而得的差分值Verr变得比规定的放电开始阈值Von小的情况下(步骤S10：“是”)，放电控制部51以开始放电电阻8的通电的方式控制放电开关9(步骤S20)。此外，放电控制部51以目标电压Vref减去输出电压Vout而得的差分值Verr越小放电开始阈值Von便越小的方式更新放电开始阈值Von(步骤S1)。因此，可以扩大放电结束阈值Voff的设定范围、提高发明的效果而不会缩窄放电开关9的动作范围。即，要扩大放电结束阈值Voff的设定范围，就必须将放电开始阈值Von朝负方向设定为较大的值，但若始终如此操作，则放电开关9的动作范围会变窄。因此，通过像上述那样根据目标电压Vref与输出电压Vout的差将放电开始阈值Von更新为恰当的值，可以扩大放电结束阈值Voff的设定范围而不会缩窄放电开关9的动作范围。结果，能将如第1实施方式中说明过的本发明的效果最大化。
(第3实施方式)
接着，对本发明的第3实施方式进行说明。在第3实施方式中，使用图12对本发明的一实施方式进行说明。
在前文所述的第1实施方式中，对检测负载14的温度Tload而根据该检测结果来修正阈值电压Vth的例子进行了说明。相对于此，在本发明的第3实施方式中，对根据负载14的电阻值与静电电容值的积来修正阈值电压Vth的例子进行说明。
图12为表示本发明的第3实施方式的电力转换装置11的构成的图。图12所示的电力转换装置11具有与图2所示的第1实施方式的电力转换装置11相同的构成，但输入至放电控制部51的信息的一部分不一样。即，在第1实施方式中，是负载14的温度Tload被输入到放电控制部51，而在本实施方式中，电力转换装置11的输出电压Vout及输出电流Iout取代温度Tload而被输入到放电控制部51。
在本实施方式中，放电控制部51使用所输入的输出电压Vout及输出电流Iout来计算放电结束阈值Voff的值。具体而言，根据输出电压Vout及输出电流Iout来求负载14中的电容分量12的静电电容值以及电阻分量13的电阻值，并计算它们的积。继而，根据计算出的积和目标电压Vref，以积越是降低则放电结束阈值Voff越是朝负方向增加、积越是上升则放电结束阈值Voff越是朝正方向增加的方式计算放电结束阈值Voff的值。例如，可以通过使用预先存储的表格、函数等而像这样计算与负载14的静电电容值和电阻值的积相应的放电结束阈值Voff。由此，在负载14的温度上升使得电容分量12的静电电容值以及电阻分量13的电阻值的积降低、由此使得放电时的负载14的电压变化的斜率增大时，可以考虑该影响而增加阈值电压Vth。另一方面，在负载14的温度降低使得电容分量12的静电电容值以及电阻分量13的电阻值的积上升、由此使得放电时的负载14的电压变化的斜率变小时，可以考虑该影响而减少阈值电压Vth。因而，与第1实施方式一样，即便在负载14的电容分量12和电阻分量13有温度依存性的情况下，也能恰当地修正断开放电开关9的阈值电压。进而，还能应对负载14的经年变化。
再者，若负载14中的电容分量12的静电电容值和电阻分量13的电阻值的经年变化较小，则可以基于根据输出电压Vout及输出电流Iout求出的静电电容值和电阻值中的至少任一方和事先获取到的它们的温度特性来推定负载14的温度Tload。通过使用如此推定出的负载14的温度Tload，即便没有温度传感器等温度检测单元，也能进行与第1实施方式同样的控制。
此处，放电控制部51可以根据电力转换装置11的输出电压Vout与从电力转换装置11流至负载14的输出电流Iout的比来计算负载14中的电阻分量13的电阻值。或者，也可以根据负载14的导电率或电阻率和负载14内的电流路径的长度及截面积来计算负载14中的电阻分量13的电阻值。
此外，放电控制部51可以根据负载14的充电时间常数或放电时间常数与负载14中的电阻分量13的电阻值的比来计算负载14中的电容分量12的静电电容值。或者，在负载14在两端具有相互相对的一对电极的情况下，也可以根据负载14的介电常数或相对介电常数和上述一对电极的电极间的距离及相对面积来计算负载14中的电容分量12的静电电容值。
进而，放电控制部51也可通过计算来求电力转换装置11的输出电压Vout、输出电流Iout。例如，在像上述那样负载14在两端具有相互相对的一对电极的情况下，可以根据这一对电极的电极间的距离及电场强度来计算输出电压Vout。此外，可以根据负载14内的电流路径上的电流密度和截面积来计算输出电流Iout。
根据以上说明过的本发明的第3实施方式，放电控制部51根据负载14的静电电容值与电阻值的积的变化来修正阈值电压Vth。即，以在负载14的静电电容值与电阻值的积降低时增加阈值电压Vth、在负载14的静电电容值与电阻值的积上升时减少阈值电压Vth的方式修正阈值电压Vth。因此，可以根据温度变化、经年变化所引起的放电时的负载14的电压变化的斜率的变化来恰当地修正阈值电压Vth。因而，与第1实施方式一样，能够提高电力转换装置11的响应性。
再者，以上说明过的实施方式只是一例，只要无损发明的特征，则本发明不限定于这些内容。此外，上文中对各种实施方式进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内想到的其他形态也包含在本发明的范围内。
以下的优先权基础申请的揭示内容以引用文的形式并入至本申请。
日本专利申请2016年第156624号(2016年8月9日申请)
符号说明
1 直流电源
2 输入侧平滑电容器
3 升压变压器
4 交流开关元件
5 交流开关元件驱动电路
6 整流二极管
7 输出侧平滑电容器
8 放电电阻
9 放电开关
10 放电开关驱动电路
11 电力转换装置
12 电容分量
13 电阻分量
14 负载
51 放电控制部。

Claims (17)

1.一种电力转换装置，其将直流的输入电压转换为直流的输出电压并输出至负载，该电力转换装置的特征在于，具备：
放电电阻，其用于释放所述负载中积蓄的电荷；
放电开关，其切换所述放电电阻的通电状态；以及
放电控制部，其以所述输出电压变为规定的目标电压的方式控制所述放电开关，
在所述输出电压低于比所述目标电压大的规定的阈值电压的情况下，所述放电控制部以切断所述放电电阻的通电的方式控制所述放电开关，
所述放电控制部根据所述负载的温度变化来修正所述阈值电压。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电控制部以在所述负载的温度上升时增加所述阈值电压、在所述负载的温度降低时减少所述阈值电压的方式修正所述阈值电压。
3.根据权利要求1或2所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电控制部根据所述负载的静电电容值及电阻值中的至少任一方来推定所述负载的温度。
4.一种电力转换装置，其将直流的输入电压转换为直流的输出电压并输出至负载，该电力转换装置的特征在于，具备：
放电电阻，其用于释放所述负载中积蓄的电荷；
放电开关，其切换所述放电电阻的通电状态；以及
放电控制部，其以所述输出电压变为规定的目标电压的方式控制所述放电开关，
在所述输出电压低于比所述目标电压大的规定的阈值电压的情况下，所述放电控制部以切断所述放电电阻的通电的方式控制所述放电开关，
所述放电控制部根据所述负载的静电电容值与电阻值的积的变化来修正所述阈值电压。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电控制部以在所述负载的静电电容值与电阻值的积降低时增加所述阈值电压、在所述负载的静电电容值与电阻值的积上升时减少所述阈值电压的方式修正所述阈值电压。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电控制部根据所述输出电压与流至所述负载的输出电流的比来求所述负载的电阻值。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电控制部根据所述负载的导电率或电阻率和所述负载内的电流路径的长度及截面积来求所述负载的电阻值。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电控制部根据所述负载的充电时间常数或放电时间常数与所述负载的电阻值的比来求所述负载的静电电容值。
9.根据权利要求3至7中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述负载在两端具有相互相对的一对电极，
所述放电控制部根据所述负载的介电常数或相对介电常数和所述一对电极的电极间的距离及相对面积来求所述负载的静电电容值。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述负载在两端具有相互相对的一对电极，
所述放电控制部根据所述一对电极的电极间的距离及电场强度来求所述输出电压。
11.根据权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电控制部根据所述负载的电流路径上的电流密度和截面积来求所述输出电流。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述负载为电流变流体。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述负载为介电弹性体。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电开关是多个半导体开关串联而构成，
所述多个半导体开关中的各方具有集电极端子或漏极端子以及发射极端子或源极端子，
各半导体开关的所述集电极端子与所述发射极端子之间或者所述漏极端子与所述源极端子之间分别连接有电容器。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电开关是多个半导体开关串联而构成，
所述多个半导体开关中的各方具有栅极端子和发射极端子或源极端子，
在相互邻接的一对半导体开关中，低电压侧的半导体开关的所述发射极端子或所述源极端子与高电压侧的半导体开关的所述栅极端子之间分别连接有电容器。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
在所述目标电压减去所述输出电压而得的值变得比规定的放电开始阈值小的情况下，所述放电控制部以开始所述放电电阻的通电的方式控制所述放电开关，
所述放电控制部更新所述放电开始阈值。
17.根据权利要求16所述的电力转换装置，其特征在于，
所述放电控制部以所述目标电压减去所述输出电压而得的值越小所述放电开始阈值便越小的方式更新所述放电开始阈值。
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