CN110168886A - 电源电路和电动车辆 - Google Patents

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Abstract

一种电源电路，其具有：第一开关元件对，其具有高侧第一开关元件和低侧第二开关元件；第二开关元件对，其具有高侧第三开关元件和低侧第四开关元件；和控制部，其补充性地驱动所述第一和第二开关元件对中的各个开关元件，其中，所述控制部以第一操作模式中的升降压比和第二操作模式中的升降压比连续地变化的方式设置第三操作模式中的升降压比，并且基于所述第三操作模式中的升降压比设置所述第一开关元件对的开关占空和所述第二开关元件对的开关占空。

Description

电源电路和电动车辆
技术领域
本公开涉及一种电源电路和电动车辆。
背景技术
迄今为止，已经提出了可以执行升降压操作的转换器。例如，PTL1描述了一种转换器，该转换器在输入电压比输出电压高的情况下作为降压型转换器，在输入电压比输出电压高的情况下作为升压型转换器，并且在输入电压和输出电压比较彼此接近的情况下作为升降压型转换器。
[引用目录]
[专利文献]
[PTL1]日本专利特许公开号2012-34516
发明内容
[技术问题]
在本领域中，希望将操作切换到另一个操作而尽可能地不波动电源电路的输出。
所以，本公开的目标之一是提供一种电源电路和电动车辆，在它们中的每一个中，可以将操作切换至另一操作而尽可能不使电源电路的输出波动。
[问题的解决方案]
本公开例如是一种电源电路，其包括：第一开关元件对，其具有高侧第一开关元件和低侧第二开关元件；第二开关元件对，其具有高侧第三开关元件和低侧第四开关元件；和控制部，其补充性地驱动所述第一和第二开关元件对中的各个开关元件，其中，所述控制部以第一操作模式中的升降压比和第二操作模式中的升降压比连续地变化的方式设置第三操作模式中的升降压比，并且基于所述第三操作模式中的升降压比设置所述第一开关元件对的开关占空和所述第二开关元件对的开关占空。
另外，本公开可以是一种电动车辆，其包括：转换装置，其接收来自包括上述电源电路的电源系统的电力的供应，并且将所述电力转换为车辆的驱动力；和控制器，其基于与电力存储装置相关联的信息执行与车辆控制有关的信息处理。
[本发明的有利效果]
根据本公开的至少一个实施方式，可以将操作切换至另一个操作，而尽可能不使电源电路的输出产生波动。应注意，本文所描述的效果不一定是限制性的，并且可以提供本公开中描述的任何效果。另外，本公开的内容不以限制性的方式由所例示的效果进行解释。
附图说明
[图1]图1是描述根据一个实施方式的电源电路的结构的示例的电路图。
[图2]图2A和图2B分别是用于解释根据实施方式的电源电路的操作的示例的图表。
[图3]图3A和图3B分别是用于解释根据实施方式的电源电路的操作的具体示例的图表。
[图4]图4是用于解释应用示例的方框图。
[图5]图5是用于解释另一应用示例的方框图。
具体实施方式
以下，将参考附图描述本公开的实施方式等等。应注意，以以下顺序进行描述。
<1.实施方式>
<2.变型示例>
<3.应用示例>
以下将要描述的实施方式等等是本公开的优选具体示例，本公开的内容决不是限于那些实施方式等。
<实施方式>
[1.电源电路的结构的示例]
图1是描述根据一个实施方式的电源电路(电源电路1)的结构的示例的电路图。电源电路1例如是可以执行输入电压的升降压操作的转换器。电源电路1大略地通过将半桥电路10A和半桥电路10B结合而构成，在半桥电路10A中作为开关元件的示例的N沟道MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)Q1和MOSFETQ2彼此串联连接，在半桥电路10B中MOSFETQ3和MOSFETQ4彼此串联连接。第一开关元件对由MOSFETQ1和Q2构成，第二开关元件对由MOSFETQ3和Q4构成。
详细地描述了电源电路1的结构的示例。输入终端IN和接地GND中的每一个连接至半桥电路10A。具体地，输入终端IN作为高侧开关元件连接到MOSFETQ1，接地GND作为低侧开关元件连接到MOSFETQ2。应注意，高侧开关元件意指连接到高电位侧的开关元件，而低侧开关元件意指连接到低电位侧的开关元件。
输入终端IN连接到电源(未示出)，并且将输入电压Vin从电源供应至电源电路1。输入电压Vin例如是大约100到400V。用于稳定的电容器C1连接在输入终端IN和接地GND之间。
输出终端OUT和接地GND中的每一个连接到半桥电路10B。具体地，输出终端OUT作为高侧开关元件连接到MOSFETQ3，接地GND作为低侧开关元件连接到MOSFETQ4。电容器C2和负载(未示出)连接至半桥电路10B的输出侧。
MOSFETQ1和MOSFETQ2之间的连接中点以及MOSFETQ3和MOSFETQ4之间的连接中点通过电感器L1连接至彼此。
作为控制部的示例的控制单元2补充性地驱动构成第一开关元件对的MOSFETQ1和MOSFETQ2。另外，控制单元2补充性地驱动构成第二开关元件对的MOSFETQ3和MOSFETQ4。措词"补充性地驱动"意指以以下方式执行的驱动，即：当一个MOSFET处于接通状态下时，另一个MOSFET处于断开状态。应注意，控制单元2通过例如数字运算操作计算各MOSFET被接通/断开的时间段。
误差放大器3，例如，将从输出终端OUT输出的电压(输出电压)Vout与基准电压Vref进行比较，并且将比较结果作为反馈信号CTRL输出至控制单元2。控制单元2以以下方式执行控制，即：基于反馈信号CTRL调节各MOSFET的开关，并且来自电源电路1的输出变成恒压。
应注意，如图1中所述，根据本实施方式的电源电路1具有双边对称的结构，并且是即使在输入侧和输出侧是相反的情况下仍操作的双向电路(转换器)。例如，电池分别地连接到电源电路1的输入侧和输出侧，并且可以通过电源电路1而在电池之间交换充电和放电。
[电源电路的操作的示例]
接下来，将描述电源电路1的操作的示例。在施加到输入终端IN的输入电压高于输出终端OUT的输出电压Vout的情况下，电源电路1作为降压型转换器操作。应注意，其中电源电路1作为降压型转换器的模式适当地称为降压模式(第一操作模式)。在降压模式中，控制单元2执行控制，其中MOSTEFTQ1和Q2交替地被接通/断开，MOSFETQ3始终保持接通状态，MOSFETQ4始终保持断开状态。
与之相反的是，在施加到输入终端IN的输入电压低于输出终端OUT的输出电压Vout的情况下，电源电路1作为升压型转换器操作。应注意，其中电源电路1作为升压型转换器的模式适当地称为升压模式(第二操作模式)。在升压模式中，控制单元2执行控制，其中MOSTEFTQ3和Q4交替地被接通/断被闭合，MOSFETQ1始终保持接通状态，MOSFETQ2始终保持断开状态。
顺便提及，在输入电压Vin和输出电压Vout是电平彼此非常接近的电压的情况下，MOSFETQ2的接通占空(在预定开关周期中MOSFET被接通的时间段的比率)或MOSFETQ4的接通占空变为接近于0的值。实际上，这些接通占空的每一个都具有下限，并且存在当接通占空低于某一水平时不适当地执行开关的可能性。所以，在输入电压Vin和输出电压Vout是彼此电平接近的电压的情况下，执行升降压操作。应注意，其中电源电路1执行升降压操作的模式合适地称为升降压模式(第三操作模式)。在升降压模式中，控制单元2执行控制使得当MOSFETQ1和Q2交替地被接通/断开时，MOSFETQ3和Q4交替地被接通/断开。
在第一到第三操作模式中，当MOSFETQ2的接通占空是Din时，并且MOSFETQ4的接通占空是Dout，则输入电压和输出电压之间的升降压比可以由下列方程式(1)规定：
(1-Din)/(1-Dout)...(1)
控制单元2基于从误差放大器3输入的反馈信号CTRL执行MOSFET的占空的调整和操作模式的切换。
图2A是描述反馈信号CTRL的电压和MOSFETQ2和Q4的接通占比之间的关系的示例的图表。在图2A中，横座标轴表示反馈信号CTRL的电压[V]，纵坐标轴表示接通占空的值。另外，图2A的线LN1指示在降压模式中MOSFETQ2的接通占空的变化，线LN2指示在降压模式中MOSFETQ4的接通占空的变化。线LN3指示升降压模式中MOSFETQ2的接通占空的变化，线LN4指示升降压模式中MOSFETQ4的接通占空的变化。线LN5指示升压模式中MOSFETQ2的接通占空的变化，线LN6指示升压模式中MOSFETQ4的接通占空的变化。
图2B是描述反馈信号CTRL的电压和从如上所述的等式(1)中获得升降压比之间的关系的示例的图表。在图2B中，横座标轴表示反馈信号CTRL的电压[V]，纵坐标轴表示升降压比。在图2B中，线LN10指示在降压模式中升降压比的变化，线LN11指示在升降压模式中升降压比的变化，线LN12指示在升压模式中升降压比的变化。
在图2A和图2B中，反馈信号CTRL的范围例如被设定为0到5V，并且升降压比被设定为在这一范围内变化至0.5到2.0。关于占空，在从0到小于0.1的范围内，MOSFET的驱动发生问题，因而存在MOSFET没有被完全地接通或MOSFET根本未接通的情况。所以，这一范围的MOSFET的操作是禁止的。然而，在占空为0的情况下，换言之，在未执行切换操作的情况下，并因而MOSFET连续地保持断开状态(MOSFETQ1和Q3的每一个连续地保持为接通状态)的情况下，由于操作没有问题，所以允许操作。
如图2A中所示，在反馈信号CTRL的电压在0到2V的范围内的情况下，电源电路1以降压模式操作。在降压模式中，MOSFETQ4的接通占空被设定为维持0。当反馈信号CTRL是0V时，MOSFETQ2的接通占空被设定为0.5，当反馈信号CTRL是2V时，被设定为0.1。另外，MOSFETQ4的接通占空如线LN1所示以线性关系变化。
在反馈信号CTRL落入3到5V的的范围内的情况下，电源电路1以升压模式操作。在升压模式中，MOSFETQ2的接通占空被设定为维持0。当反馈信号CTRL是3V时，MOSFETQ4的接通占空被设定为0.1，当反馈信号CTRL是5V时，被设定为0.5。另外，MOSFETQ4的接通占空如线LN6所示以线性关系变化。
在反馈信号CTRL落入1.5到3.5V的的范围内的情况下，电源电路1以升降压模式操作。应注意，对于反馈信号CTRL落入1.5到2V(第一范围的示例)的范围内的情况，电源电路1可以以选自降压模式和升降压模式的任何操作模式来操作。另外，对于反馈信号CTRL落入3到3.5V(第二范围的示例)的范围内的情况，电源电路1可以以选自升压模式和升降压模式的任何操作模式来操作。
在图2B中，如上所述，降压模式的升降压比由线LN10示出，升压方式的升降压比由线LN12示出。例如，升降压模式的升降压比被设定为使得降压模式的升降压比和升压模式的升降压比连续地、流畅地变化(大致线性地变化)。然后，控制单元2基于所设定的升降压比设定MOSFETQ1和Q2的开关占空(例如，MOSFETQ2的接通占空)，以及MOSFETQ3和Q4的开关占空(例如，MOSFETQ4的接通占空)，并驱动各个MOSFET。
例如，控制单元2使得升降压模式中MOSFETQ2的接通占空的变化率小于降压模式中MOSFETQ2的接通占空的变化率。更准确地说，控制单元2设定升降压模式中MOSFETQ2的接通占空的变化率为降压模式中MOSFETQ2的接通占空的变化率的1/2(一半)。。应注意，接通占空的变化率例如是由图2A中描述的线LN的倾斜度规定。
另外，控制单元2使得升降压模式中MOSFETQ4的接通占空的变化率小于升压模式中MOSFETQ4的接通占空的变化率。更准确地说，控制单元2设定升降压模式中MOSFETQ4的接通占空的变化率为升压模式中MOSFETQ4的接通占空的变化率的1/2(一半)。
升降压模式中的MOSFETQ2和Q4的接通占空以如上所述的方式设定，基于所考虑的接通占空来驱动MOSFETQ2和Q4，结果是，如图2B所示，操作模式的升降压比可以连续地变化。结果，在反馈信号CTRL在1.5到2V的范围内时，不管在该范围内降压模式和升降压模式如何彼此切换，升降压比都几乎不变。所以，可以流畅地切换操作模式而不会引起电源电路1的输出的波动。另外，由于升降压比的变化的量至反馈信号CTRL的变化的量几乎不变，所以电源电路1的控制特性也大致相同。另外，在反馈信号CTRL在3到3.5V的范围内的情况下，不管在该范围内升压模式和升降压模式如何彼此切换，升降压比都几乎不变。所以，可以流畅地切换操作模式而不会引起电源电路1的输出的波动。另外，由于升降压比的变化的量至反馈信号CTRL的变化的量几乎不变，所以电源电路1的控制特性也大致相同。
应注意，在如上所述的电源电路1的操作中，操作模式切换至另一模式的阈值可能会存在迟滞。例如，降压模式切换至升降压模式的第一阈值(第一值)可以设定为反馈信号CTRL的2V的电压值，升降压模式切换至降压模式的第二阈值(第二值)可以设定为反馈信号CTRL的1.5V的电压值。所需要的只是第一阈值和第二阈值为分别不同的值。然而，第一阈值和第二阈值被分别地设定为在其中可以以选自降压模式和升降压模式的任何操作模式而执行操作的范围(例如，1.5到2V的范围)内的最大值和最小值，结果是可以获得在操作模式切换至另一模式时的大的迟滞。所以，可以防止操作模式由于在阈值附近的轻微波动而频繁地切换至另一模式。
另外，例如，升压模式切换至升降压模式的阈值(第三值)可以设定为反馈信号CTRL的3.5V的电压值，升降压模式切换至升压模式的阈值(第四值)可以设定为反馈信号CTRL的3V的电压值。所需要的只是第三阈值和第四阈值为分别不同的值。然而，第三阈值和第四阈值被分别地设定为在其中可以以选自降压模式和升降压模式的任何操作模式而执行操作的范围(例如，3到3.5V的范围)内的最大值和最小值，结果是可以获得在操作模式切换至另一模式时的大的迟滞。所以，可以防止操作模式由于在阈值附近的轻微波动而频繁地切换至另一模式。
[电源电路的操作的具体示例]
虽然描述了具体数值，但是参考图3A和图3B描述电源电路1的操作示例。对于图3A和图3B给出的描述(对于横座标轴、纵坐标轴和线LN表示的内容给出的描述)与对于如上所述的图2A和图2B给出的描述相似。在这个示例中，将针对其中操作模式从降压模式切换为升降压模式的示例以及其中操作模式从升降压模式切换为降压模式的示例给出描述。无需多言，在下面描述的数值仅仅是示例，本公开的内容绝不限于这些数值。
例如，由于当输入电压Vin是100V，输出电压Vout是70V，并且电源电路1处于稳定状态时，升降压比变为0.7，所以反馈信号CTRL的电压值变为1V(参见图3B)。由于反馈信号CTRL的电压值是1V，所以电源电路1以其中MOSFETQ2的接通占空为0.3并且MOSFETQ4的接通占空为0(点1)的降压模式来操作。
这里，在其中输入电压Vin降低的情况下，输出电压Vout降低。由于输出电压Vout连接到误差放大器3的减侧(minusside)输入，当输出降低时，作为误差放大器3的输出电压的反馈信号CTRL的电压值变大。结果，操作变化以便提高升降压比(图3B的箭头1)，MOSFETQ2的接通占空连续地下降以遵循线LN1，结果是输出电压Vout保持恒定。
这里，当反馈信号CTRL的电压值到达2V时，操作模式从降压模式切换至升降压模式。响应于操作模式的切换，MOSFETQ2的接通占空不连续地从线LN1上的0.1变化为线LN3上的0.25(图3A的箭头3)。另外，响应于操作模式的切换，MOSFETQ4的接通占空不连续地从线LN2上的0变化为线LN4上的0.15(图3A的箭头2)。
当在升降压模式时，接下来，输入电压Vin升高，反馈信号CTRL的电压值降低。所以，MOSFETQ2的接通占空连续地升高，MOSFETQ4的接通占空连续地降低，以致输出电压Vout保持恒定(图3B的箭头4)。
然后，当反馈信号CTRL的电压值到达1.5V时，操作模式从升降压模式切换至降压模式。响应于操作模式的切换，MOSFETQ2的接通占空不连续地从线LN3上的0.3变化为线LN1上的0.2(图3A的箭头5)。另外，响应于操作模式的切换，MOSFETQ4的接通占空不连续地从线LN4上的0.1变化为线LN2上的0(图3A的箭头6)。
至此已经给出关于按照本公开的实施方式的电源电路1的描述。根据该实施方式的电源电路1，例如，可以获得下列效果。
.降压模式和升降压模式的操作模式以及升压模式和升降压模式的切换可以流畅地进行，而不会引起电源电路的输出的波动，换言之，使得升降压比连续地变化。
.另外，给予操作模式的切换充分的迟滞，结果是可以防止不稳定操作以致操作模式频繁地从正在执行的模式切换至另一模式。
.由于操作模式例如只是三种模式：降压模式；升降压模式；和升压模式，所以可以简化用于控制的电路排列或程序。
在PTL1中描述技术，当操作模式的切换的点被确定为输入电压和输出电压之间的具体电压比时，在输入和输出电压在该电压比之前和之后波动的情况下，操作模式的切换频繁发生，使得操作变得不稳定。然而，在根据本实施方式的电源电路1中，可以避免这样的问题。另外，在PTL1中描述的技术中，虽然操作模式的切换之前和之后的升降压比是相同的，但是针对误差放大器的输出的升降压比的变化量在切换之前和之后有较大的变化。所以，也可能反馈控制变得不稳定。然而，由于对于根据本实施方式的电源电路1，在操作模式的切换时刻的升降压比连续地变化，所以可以避免如上所述的问题。
<2.变型示例>
虽然至此已经具体地描述了本公开的实施方式，本公开的内容绝不限于如上所述的实施方式，并且可以做出基于本公开的技术观念的各种修改。
实施方式中的数值等仅仅是示例，并且本公开的内容绝不限于例示的数值。例如，反馈信号的值绝不限于0到5V的范围。虽然同样地对于实施方式中的占空0.1是最小值，但是根据开关元件或用于开关元件的驱动电路的特性可以将最小值设定为0.05等。虽然同样对于升降压比的范围，在该实施方式中，对于小于0.5的范围以及大于2.0的范围，将升降压比设定为0.5到2.0，但是仅执行简单的降压操作或者升压操作。所以，升降压比的范围不必限于0.5到2.0的范围。
虽然在如上所述的实施方式中，基于输出电压生成反馈信号，但是也可以基于输出电流等生成反馈信号。另外，虽然在如上所述的实施方式中，给出使输出电压保持恒定的恒压控制作为示例，但是本公开还可以被用于其他例如例如使输出电流或输入电流保持恒定的恒压控制。
在如上所述的实施方式中，在降压模式、升降压模式和升压模式中升降压比连续地变化的MOSFETQ2和Q4的接通占空各自由线性函数规定。然而，如果降压模式、升降压模式和升压模式中的升降压比连续地变化，那么MOSFETQ2和Q4的接通占空也可以各自由线性函数以外的要素规定。例如，也可以使用与反馈信号CTRL对应的、降压模式、升降压模式和升压模式中的升降压比连续地变化的MOSFETQ2和Q4的接通占空的表格。然后，控制单元2可以参考该表格执行各MOSFET的切换。
在如上所述的电源电路1中，为了驱动总是被接通的MOSFET(降压模式中的MOSFETQ3和升压模式中的MOSFETQ1)，可设置用于生成升压至输入电压Vin或以上的驱动信号的自举电路。
另一元件例如IGBT(绝缘栅双极晶体管)可以被用作开关元件。
在上述实施例中给出的配置、方法、处理、形状、材料和数值等仅仅是示例，并且如果必要，则可以包括与该实施例中的配置、方法、处理、形状、材料和数值等不同的配置、方法、处理、形状、材料、数值等。此外，只要引起技术矛盾，实施例和修改示例中描述的事项可以彼此结合。
应注意，本公开还可以采用下述配置。
(1)一种电源电路，其包括：
第一开关元件对，其具有高侧第一开关元件和低侧第二开关元件；
第二开关元件对，其具有高侧第三开关元件和低侧第四开关元件；以及
控制部，其补充性地驱动所述第一开关元件对和所述第二开关元件对中的各个开关元件，其中
所述控制部以使得第一操作模式中的升降压比和第二操作模式中的升降压比连续变化的方式设定第三操作模式中的升降压比，并且基于所述第三操作模式中的升降压比设定所述第一开关元件对的开关占空和所述第二开关元件对的开关占空。
(2)根据(1)所述的电源电路，其中所述第一操作模式是其中输入电压被降压的操作模式，所述第二操作模式是其中所述输入电压被升压的操作模式，所述第三操作模式是其中所述输入电压被升压和降压的操作模式。
(3)根据(2)所述的电源电路，其中所述控制部
在所述第一操作模式中驱动所述第一开关元件和所述第二开关元件，
在所述第二操作模式中驱动所述第三开关元件和所述第四开关元件，并且
在所述第三操作模式中在驱动所述第一开关元件和所述第二开关元件的同时驱动所述第三开关元件和所述第四开关元件。
(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的电源电路，其中所述控制部响应于基于来自所述电源电路的输出而生成的反馈信号来切换操作模式。
(5)根据(4)所述的电源电路，其中
在所述反馈信号的值落入第一范围内的情况下，所述电源电路可以以选自所述第一操作模式和所述第三操作模式的操作模式来操作。
在所述反馈信号的值落入第二范围内的情况下，所述电源电路可以以选自所述第二操作模式和所述第三操作模式的操作模式来操作。
(6)根据(5)所述的电源电路，其中
以在所述反馈信号的值为所述第一范围内的第一值的情况下将所述操作模式从所述第一操作模式切换至所述第三操作模式的方式来执行设定，在所述反馈信号的值为所述第一范围不同于所述第一值的第二值的情况下将所述操作模式从所述第三操作模式切换至所述第一操作模式的方式来执行设定，以及
以在所述反馈信号的值为所述第二范围内的第三值的情况下将所述操作模式从所述第二操作模式切换至所述第三操作模式的方式来执行设定，以及，以在所述反馈信号的值为所述第二范围不同于所述第三值的第四值的情况下将所述操作模式从所述第三操作模式切换至所述第二操作模式的方式来执行设定。
(7)根据(6)所述的电源电路，其中
所述第一值为所述第一范围内的最大值，所述第二值为所述第一范围内的最小值，并且
所述第三值为所述第二范围内的最大值，所述第四值为所述第二范围内的最小值。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的电源电路，其中
在所述第三操作模式中所述第二开关元件的接通占空的变化率被设定为小于所述第一操作模式中所述第二开关元件的接通占空的变化率。
在所述第三操作模式中所述第四开关元件的接通占空的变化率被设定为小于所述第二操作模式中所述第四开关元件的接通占空的变化率。
(9)根据(8)所述的电源电路，其中
在所述第三操作模式中所述第二开关元件的接通占空的变化率被设定为所述第一操作模式中所述第二开关元件的接通占空的变化率的1/2；
在所述第三操作模式中所述第四开关元件的接通占空的变化率被设定为所述第二操作模式中所述第四开关元件的接通占空的变化率的1/2。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的电源电路，其中所述第一开关元件和所述第二开关元件之间的连接中点，所述第三开关元件和所述第四开关元件之间的连接中点通过感应器连接至彼此。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的电源电路，其中所述第一到所述第四开关元件中的每一个包括N沟道MOSFET。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的电源电路，其中所述电源电路是即使在输入侧和输出侧相反的情况下仍操作的双向电路。
(13)一种电动车辆，其包括：
转换装置，其接收来自包括权利要求1的所述电源电路的电源系统的电力供应，并且将所述电力转换为用于车辆的驱动力；和
控制器，其基于与电力存储装置相关联的信息来执行与车辆控制有关的信息处理。
<3、应用示例>
关于本公开的技术可以应用于各种产品。例如，本公开可以被实现为具有根据上述实施例的电源电路的电源设备或者由电源电路控制的电池单元。而且，这种电源设备可以被实现为安装到汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、个人移动、飞机、无人机、船只、机器人、施工机械、农业机械(拖拉机)等任何类型的移动主体上的设备。在下文中，虽然将要描述具体的应用示例，但是本公开的内容决不限于下面将要描述的应用示例。
“以车辆中的蓄电系统作为应用示例”
将参照图4给出关于将本公开应用于车辆的蓄电系统的示例的描述。图4示意性地描述了采用串联式混合动力系统的混合动力车辆的配置的示例，本公开应用于该配置。串联式混合动力系统是由驱动力转换装置通过使用由引擎驱动的发电机生成的电力或者通过将所生成的电力临时存储在电池中而获得的电力来运行的车辆。
该混合动力车辆7200包括引擎7201、发电机7202、电力-驱动力转换装置7203、驱动轮7204a、驱动轮7204b、车轮7205a、车轮7205b、电池7208、车辆控制装置7209、各种传感器7210以及充电口7211。根据本公开实施例的上述电源电路应用于电池7208的控制电路和车辆控制装置7209的电路。
混合动力车辆7200以电力-驱动力转换装置7203作为电源来运行。电力-驱动力转换装置7203的一个示例是电机。电力-驱动力转换装置7203由电池7208的电力来启动。电力-驱动力转换装置7203的旋转力被传递到驱动轮7204a和7204b。顺便提及，通过在必要位置使用直流-交流转换(DC-AC转换)或反向转换(AC-DC转换)，电力-驱动力转换装置7203既可用作交流电机又可用作直流电机。各种传感器7210经由车辆控制装置7209控制引擎速度，并且控制图中未描述的节气门的打开程度(节气门开度)。各种传感器7210包括速度传感器、加速度传感器、引擎速度传感器等。
引擎7201的旋转力传递到发电机7202。发电机7202通过旋转力生成的电力可以存储在电池7208中。
当混合动力车辆通过图中未描述的制动机构减速时，减速时的阻力作为旋转力施加到电力-驱动力转换装置7203。电力-驱动力转换装置7203通过旋转力生成的再生电力存储在电池7208中。
电池7208还可以连接到以充电口7211作为输入端口从外部电源供电的混合动力车辆外部的电源，并且存储接收到的电力。
虽然未描述，但是可以提供信息处理装置，该信息处理装置基于关于二次电池的信息执行与车辆控制有关的信息处理。作为这种信息处理装置，例如，存在基于关于电池的剩余电量的信息来显示电池剩余电量的信息处理装置。
已经通过以由电机运行的串联式混合动力车辆为例进行了上述描述，该电机使用由引擎驱动的发电机生成的电力或者由用于存储引擎所生成的电力的电池供应的电力。然而，本公开还可有效应用于并联式混合动力车辆，并联式混合动力车辆使用引擎和电机两者的输出作为驱动源并且适当地选择和使用下面三种系统：即，车辆仅由引擎运行的系统、车辆仅由电机运行的系统、以及车辆由引擎和电机运行的系统。进一步地，本公开还可有效地应用于仅由驱动电机驱动而不使用引擎运行的电动车辆。
目前已经给出了关于可以应用关于本公开的技术的混合动力车辆7200的示例的描述。例如，根据本公开的实施例的电源电路可以用作与电池7208的输入和输出相关联的电路。
“以住宅内的蓄电系统作为应用示例”
将参照图5给出关于本公开应用于住宅的蓄电系统的示例的描述。例如，在住宅9001的蓄电系统9100中，电力经由电力网络9009、信息网络9012、智能仪表9007、电力枢纽9008等从诸如热力发电9002a、核能发电9002b、水力发电9002c等集中电网9002被供应到蓄电装置9003。与该电力供应一起，将电力从诸如家用发电机9004等独立电源供应到蓄电装置9003。这节省了供应到蓄电装置9003的电力。不仅对于住宅，而且还对于建筑物，都可以使用类似的蓄电装置。
住宅9001配备有发电机9004、耗电装置9005、蓄电装置9003、用于控制各种装置的控制器9010、智能仪表9007、以及用于获取各种信息的传感器9011。这些装置通过电力网络9009和信息网络9012连接。例如，使用太阳能或燃料电池作为发电机9004。所生成的电力供应给耗电装置9005和/或蓄电装置9003。耗电装置9005是冰箱9005a、空调9005b、电视(TV)接收机9005c、浴缸9005d等。耗电装置9005进一步包括电动车辆9006。电动车辆9006可以是电动汽车9006a、混合动力汽车9006b、以及电动摩托车9006c。
上面描述的本公开的电池单元用于适用于蓄电装置9003的电路。蓄电装置9003包括二次电池或电容器。例如，蓄电装置9003包括锂离子电池。锂离子电池可以是固定锂离子电池或者为电动车辆9006设计的锂离子电池。智能仪表9007能够测量商业耗电量并且将测得的耗电量发送到电力公司。电力网络9009可以包括直流(DC)、交流(AC)和非接触式电源中的任何一种或多种。
例如，各种传感器9011是人体传感器、照度传感器、物体检测传感器、电力消耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器、红外传感器和其它传感器。由各种传感器9011获取的信息发送到控制器9010。来自传感器9011的信息使得有可能发现气象、人类和其它条件，从而自动控制耗电装置9005并将能耗降低到最小。进一步地，控制器9010可以例如经由互联网向外部电力公司发送关于住宅9001的信息。
电力枢纽9008处理电力线的分支划分、DC/AC转换和其它任务。控制器9010和与其连接的信息网络9012之间使用的通信方案是，其中一个使用诸如通用异步接收发送器(UART)等通信接口，而另一个基于诸如蓝牙、ZigBee和无线保真(Wi-Fi)等无线通信标准使用传感器网络。蓝牙方案适用于多媒体通信以允许一对多通信。ZigBee使用电气与电子工程师协会(IEEE)802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是短距离无线网络标准的名称，又称为个人局域网(PAN)或无线(W)PAN。
控制器9010连接至外部服务器9013。外部服务器9013可以由住宅9001、电力公司或服务提供商中的任何一个来管理。由服务器9013发送和接收的信息是例如耗电信息、生活模式信息、电价信息、天气信息、自然灾害信息以及电力交易信息。这些信息可以发送到住宅中的耗电装置(例如，TV接收机)并且从耗电装置接收。可替代地，这些信息可以发送到住宅外面的装置(例如，移动电话)并且从该装置接收。这些信息可以显示在具有显示功能的电器上，诸如TV接收机、移动电话或个人数字助理(PDA)。
控制各个这些部分的控制器9010包括：例如，中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。在本示例中，控制器9010容纳在蓄电装置9003中。控制器9010经由信息网络9012连接至蓄电装置9003、家用发电机9004、耗电装置9005、各种传感器9011和服务器9013。例如，控制器9010能够调控商业耗电量和电力输出。应当注意，另外，控制器9010能够在电力市场中进行电力交易。
如上所述，不仅来自于包括热力发电9002a、核能发电9002b、水力发电9002c等的集中电网9002的电力，而且由家用发电机9004(太阳能和风力发电)生成的电力，都可以存储在蓄电装置9003中。因此，即使在由家用发电机9004生成的电力发生变化的情况下，也可以执行控制，例如，包括保持外部供应的电力恒定或者尽可能多地使蓄电装置9003放电。例如，可以将从太阳能发电获得的电力和具有低夜间费率的廉价午夜电力存储在蓄电装置9003中，并且在具有高费率的白天释放并使用蓄电装置9003中存储的电力。
应当注意，虽然在本示例中已经描述了控制器9010容纳在蓄电装置9003中的情况，但是控制器9010可以容纳在智能仪表9007中。可替代地，控制器9010可以是独立单元。仍然可替代地，蓄电系统9100可以用于住宅区中的多个家庭。仍然可替代地，蓄电系统9100可以用于多个独立式住宅。
目前已经给出了关于可以应用关于本公开的技术的蓄电系统9100的示例的描述。目前所描述的配置的关于本公开的技术可以适当地应用于蓄电装置9003。具体地，根据实施例的电源电路可以应用于与蓄电装置9003相关联的电路。
[附图标记列表]
1…电源电路
2…控制单元
3…误差放大器
Q1至Q4…N沟道MOSFET
L1…电感器。

Claims (13)

1.一种电源电路，其包括：
第一开关元件对，其具有高侧第一开关元件和低侧第二开关元件；
第二开关元件对，其具有高侧第三开关元件和低侧第四开关元件；以及
控制部，其补充性地驱动所述第一开关元件对和所述第二开关元件对中的各个开关元件，其中
所述控制部以使得第一操作模式中的升降压比和第二操作模式中的升降压比连续变化的方式设定第三操作模式中的升降压比，并且基于所述第三操作模式中的升降压比设定所述第一开关元件对的开关占空和所述第二开关元件对的开关占空。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其中所述第一操作模式是其中输入电压被降压的操作模式，所述第二操作模式是其中所述输入电压被升压的操作模式，所述第三操作模式是其中所述输入电压被升压和降压的操作模式。
3.根据权利要求2所述的电源电路，其中所述控制部
在所述第一操作模式中驱动所述第一开关元件和所述第二开关元件，
在所述第二操作模式中驱动所述第三开关元件和所述第四开关元件，并且
在所述第三操作模式中在驱动所述第一开关元件和所述第二开关元件的同时驱动所述第三开关元件和所述第四开关元件。
4.根据权利要求1所述的电源电路，其中所述控制部响应于基于来自所述电源电路的输出而生成的反馈信号来切换操作模式。
5.根据权利要求4所述的电源电路，其中
在所述反馈信号的值落入第一范围内的情况下，所述电源电路可以以选自所述第一操作模式和所述第三操作模式的操作模式来操作。
在所述反馈信号的值落入第二范围内的情况下，所述电源电路可以以选自所述第二操作模式和所述第三操作模式的操作模式来操作。
6.根据权利要求5所述的电源电路，其中
以在所述反馈信号的值为所述第一范围内的第一值的情况下将所述操作模式从所述第一操作模式切换至所述第三操作模式的方式来执行设定，在所述反馈信号的值为所述第一范围不同于所述第一值的第二值的情况下将所述操作模式从所述第三操作模式切换至所述第一操作模式的方式来执行设定，以及
以在所述反馈信号的值为所述第二范围内的第三值的情况下将所述操作模式从所述第二操作模式切换至所述第三操作模式的方式来执行设定，以及，以在所述反馈信号的值为所述第二范围不同于所述第三值的第四值的情况下将所述操作模式从所述第三操作模式切换至所述第二操作模式的方式来执行设定。
7.根据权利要求6所述的电源电路，其中
所述第一值为所述第一范围内的最大值，所述第二值为所述第一范围内的最小值，并且
所述第三值为所述第二范围内的最大值，所述第四值为所述第二范围内的最小值。
8.根据权利要求1所述的电源电路，其中
在所述第三操作模式中所述第二开关元件的接通占空的变化率被设定为小于所述第一操作模式中所述第二开关元件的接通占空的变化率。
在所述第三操作模式中所述第四开关元件的接通占空的变化率被设定为小于所述第二操作模式中所述第四开关元件的接通占空的变化率。
9.根据权利要求8所述的电源电路，其中
在所述第三操作模式中所述第二开关元件的接通占空的变化率被设定为所述第一操作模式中所述第二开关元件的接通占空的变化率的1/2，并且
在所述第三操作模式中所述第四开关元件的接通占空的变化率被设定为所述第二操作模式中所述第四开关元件的接通占空的变化率的1/2。
10.根据权利要求1所述的电源电路，其中所述第一开关元件和所述第二开关元件之间的连接中点，所述第三开关元件和所述第四开关元件之间的连接中点通过感应器连接至彼此。
11.根据权利要求1所述的电源电路，其中所述第一到所述第四开关元件中的每一个包括N沟道MOSFET。
12.根据权利要求1所述的电源电路，其中所述电源电路是即使在输入侧和输出侧相反的情况下仍操作的双向电路。
13.一种电动车辆，其包括：
转换装置，其接收来自包括权利要求1的所述电源电路的电源系统的电力供应，并且将所述电力转换为用于车辆的驱动力；和
控制器，其基于与电力存储装置相关联的信息来执行与车辆控制有关的信息处理。
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