CN110192336B - 电力转换系统的控制装置、控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种控制装置(30a、30b、40、110),适用于电力转换系统,所述电力转换系统包括与共用的供电对象(60、155、160)并联连接的第一电力转换装置(10a、120)和第二电力转换装置(10b、130)。控制装置获取应供给至供电对象的负载电流或电力中的任一个即负载输出,并基于输入电压和输出电压中的任一个即电压参数以及负载输出中的至少任一个,对第一电力转换装置(10a、120)和第二电力转换装置(10b、130)的动作进行控制。

Description

电力转换系统的控制装置、控制系统
相关申请的援引
本申请以2017年1月18日申请的日本专利申请号2017-006997号专利和2017年3月21日申请的日本专利申请号2017-055071号专利为基础,在此援引其记载内容。
技术领域
本发明涉及电力转换系统的控制装置以及包括电力转换系统和控制装置的控制系统。
背景技术
以往,已知有一种电力转换系统,包括与共用的供电对象并联连接的多个电力转换装置,并对供电对象供给电力。作为电力转换系统,如下述专利文献所记载的那样,将各电力转换装置的输出电流均等化并向供电对象输出。
下述专利文献1所公开的电力转换系统根据电流传感器的额定电流来设定使输出电流均等化的各电力转换装置的动作台数。在上述电力转换系统中,设定动作台数,以使均等化后的电力转换装置的总输出电流最接近电流传感器的额定电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特许第5202268号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,例如在额定值不同的两个电力转换装置与共用的供电对象并联连接的情况下,仅使输出电流均等化并仅使各电力转换装置同时动作的话,有时会无法改善电力转换系统整体的电力转换效率。
本发明鉴于上述技术问题而作,其目的在于提供一种电力转换系统的控制装置,适用于包括与共用的供电对象并联连接的两个电力转换装置的电力转换系统,能够改善电力转换效率。
为了解决上述技术问题,本发明适用于电力转换系统,所述电力转换系统包括与共用的供电对象并联连接的第一电力转换装置和第二电力转换装置,包括:负载输出获取部,所述负载输出获取部获取负载输出和电压参数中的至少任一个,所述负载输出是应供给至所述供电对象的负载电流或电力中的任一个,所述电压参数是所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置各自的输入电压或输出电压中的任一个;以及动作控制部,所述动作控制部基于所述电压参数和所述负载输出中的至少任一个,对所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置的动作进行控制。
根据上述结构,基于会影响第一、第二电力转换装置的电力转换效率的电压参数和负载输出中的至少任一个,对第一电力转换装置和第二电力转换装置的动作进行控制。在这种情况下,能够使第一、第二电力转换装置高效地动作,能够改善电力转换系统整体的电力转换效率。
本发明例如具体能够设为以下结构。根据该结构,所述第二电力转换装置在第一负载区域中电力转换效率最大,所述第一电力转换装置在比所述第一负载区域大的第二负载区域中电力转换效率最大,所述负载输出获取部获取所述负载输出,包括负载判断部,所述负载判断部对所述负载输出包含于所述第一负载区域、所述第二负载区域和比所述第二负载区域大的第三负载区域中的哪一个进行判断,所述动作控制部在判断为所述负载输出包含于所述第一负载区域时,仅使所述第二电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第二负载区域时,仅使所述第一电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第三负载区域时,使所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置一起动作。
存在一种电力转换系统,第二电力转换装置及第一电力转换装置与共同的供电对象并联连接,第二电力转换装置在第一负载区域中电力转换效率最大,第一电力转换装置在比第一负载区域大的第二负载区域中电力转换效率最大。在该系统中,在使各电力转换装置同时动作时,有时电力转换效率无法达到合适值。因此,根据该结构,获取作为应供给至供电对象的电流或电力中的任一个的负载输出,并对负载输出包含于第一负载区域、第二负载区域和第三负载区域中的哪一个进行判断。并且,在判断为负载输出包含于第一负载区域时,仅使第二电力转换装置动作,在判断为负载输出包含于第二负载区域时,仅使第一电力转换装置动作。并且,在判断为负载输出包含于第三负载区域时,使第一电力转换装置和第二电力转换装置一起动作。在这种情况下,通过使第一电力转换装置和第二电力转换装置分别在电力转换效率高的负载区域动作,能够使电力转换系统以最优的电力转换效率动作。
本发明例如具体能够设为以下结构。根据该结构,所述第一电力转换装置是将来自蓄电装置的输入电压降压的第一DC/DC转换器,所述第二电力转换装置是将来自所述蓄电装置的输入电压降压的第二DC/DC转换器,所述负载输出获取部获取作为所述负载输出的所述负载电流和所述电压参数,包括分担设定部,所述分担设定部基于所述电压参数和所述负载电流,设定所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器对所述负载电流的分担量,所述动作控制部基于所述分担量对所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器的动作进行控制。
在此,考虑一种电力转换系统,包括对共同的供电对象供电的两个DC/DC转换器。考虑在这样的电力转换系统中,使两个DC/DC转换器均等地包括能够在较宽的输入电压范围或输出电压范围对应的特性,以应对输入电压或输出电压的变动。但是,若使两个DC/DC转换器包括能够在较宽的输入电压范围或输出电压范围对应的特性,则有时会牺牲电力转换系统的效率。
DC/DC转换器的效率根据输入电压或输出电压和负载电流而变化。因此,根据该结构,基于输入电压或输出电压即电压参数和负载电流,设定第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器对负载电流的分担量。并且,基于设定的分担量来控制第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器的动作。在这种情况下,通过考虑第一、第二DC/DC转换器的效率设定负载电流的分担量,能够在不牺牲电力转换系统整体效率的情况下应对输入电压或输出电压的变动。
附图说明
参照附图和以下详细的记述,可以更明确本发明的上述目的、其它目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是电力转换系统的结构图。
图2是对控制部的功能进行说明的功能框图。
图3是对第一、第二DDC的输出电流和电力转换效率的关系进行说明的图。
图4是对与负载相对应的第一、第二DDC的动作进行说明的图。
图5是对高阶控制部的各动作的切换处理进行说明的流程图。
图6是对使第二DDC单独动作时的高阶控制部的控制进行说明的图。
图7是使第二DDC单独动作时的输出电流的波形图。
图8是对使第一DDC单独动作时的高阶控制部的控制进行说明的图。
图9是使第一DDC单独动作时的输出电流的波形图。
图10是对使第一、第二DDC共同动作时的高阶控制部的控制进行说明的图。
图11是使第一、第二DDC共同动作时的输出电流的波形图。
图12是对电力转换系统的电力转换效率进行说明的图。
图13是对第二实施方式的高阶控制部的各动作的切换处理进行说明的流程图。
图14是对实施均等化控制时的高阶控制部的控制进行说明的图。
图15是均等化控制中的输出电流的波形图。
图16是对与负载相对应的第一、第二DDC的动作进行说明的图。
图17是第三实施方式的控制系统的结构图。
图18是对第一、第二DDC相对于第一端子电压Vb1的效率特性进行说明的图。
图19是对各电压范围RV1~RV3内的第一、第二DDC的动作进行说明的图。
图20是对分担量的设定处理进行说明的流程图。
图21是对负载电流IL与第一效率η1、η2的关系进行说明的图。
图22是对分担量进行说明的图。
图23是对第四实施方式的负载电流IL与效率的关系进行说明的图。
图24是对分担量进行说明的图。
图25是对分担量的设定处理进行说明的流程图。
图26是对第五实施方式的分担量进行说明的图。
图27是对分担量的设定处理进行说明的流程图。
图28是对第六实施方式的分担量的设定处理进行说明的流程图。
图29是对在步骤S191中由控制装置实施的处理进行说明的流程图。
图30是对输出电压Vout与效率η的关系进行说明的图。
图31是对第九实施方式的分担量的设定处理进行说明的流程图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是第一实施方式的电力转换系统10的结构图。电力转换系统10包括输出侧与作为共用的供电对象的第一蓄电池60并联连接的第一DC/DC转换器(以下记为第一DDC10a)和第二DC/DCDC转换器(以下记为第二DDC 10b)。具体而言,第一DDC 10a及第二DDC10b的输出侧与第一蓄电池60的正侧端子及负侧端子并联连接。此外,第一DDC 10a及第二DDC 10b的输入侧与共用的直流电源即第二蓄电池70并联连接。
第一DDC 10a和第二DDC 10b通过对从第二蓄电池70供给的直流电压进行降压来生成输出电压。本实施方式中,第一蓄电池60由铅蓄电池构成。此外,第二蓄电池70由锂离子蓄电池构成。另外,也可以是,在第一蓄电池60连接有由从电力转换系统10供给的直流电力驱动的各种装置。本实施方式中,第一DDC 10a相当于第一电力转换装置,第二DDC 10b相当于第二电力转换装置。
接着,对第一DDC 10a的结构进行详细说明。第一DDC 10a是全桥式的DC/DC转换器,包括平滑电容器11、第一转换电路12、变压器13、第二转换电路14、电抗器15以及滤波电容器16。
平滑电容器11连接于第二蓄电池70的正侧端子与负侧端子之间。
第一转换电路12包括第一开关Q1~第四开关Q4,通过对各开关Q1~Q4的接通/断开进行切换,将来自第二蓄电池70的直流电力转换为交流电力并向变压器13的初级侧线圈L1供给。本实施方式中,各开关Q1~Q4由MOS-FET构成。第一转换电路12包括第一电桥支路和第二电桥支路,所述第一电桥支路将第一开关Q1的源极和第三开关Q3的漏极串联连接,所述第二电桥支路将第二开关Q2的源极和第四开关Q4的漏极串联连接。第一电桥支路及第二电桥支路与第二蓄电池70并联连接。此外,第一开关Q1和第三开关Q3的连接点连接于变压器13的初级侧线圈L1的第一端,第二开关Q2和第四开关Q4的连接点连接于初级侧线圈L1的第二端。
变压器13除了初级侧线圈L1还包括次级侧线圈L2。第二转换电路14与次级侧线圈L2连接。通过从第一转换电路12向初级侧线圈L1供给交流电压,在次级侧线圈L2产生与初级侧线圈L1及次级侧线圈L2的匝数比相对应的交流电压。
第二转换电路14包括第五开关Q5和第六开关Q6。本实施方式中,各开关Q5、Q6由MOS-FET构成。第二转换电路14通过对各开关Q5、Q6的接通、断开进行切换,将变压器13的次级侧线圈L2中产生的交流电压转换成直流电压。此外,第五开关Q5的漏极及第六开关Q6的漏极分别与次级侧线圈L2的两端连接。此外,将第五开关Q5的源极和第六开关Q6的源极连接。
电抗器15的第一端与次级侧线圈L2的一端连接,被第二转换电路14转换的直流电压向电抗器15供给。第一蓄电池60的正侧端子与电抗器15的第二端连接。在第五开关Q5与第六开关Q6的连接点连接有第一蓄电池60的负侧端子。由此,滤波电容器16与第一蓄电池60并联连接。
第一DDC 10a包括第一低阶控制部30a。第一低阶控制部30a对第一DDC 10a中的构成第一转换电路12和第二转换电路14的各开关Q1~Q6进行接通/断开。另外,第一低阶控制部30a只要由例如包括多个功能模块的集成电路构成即可。后面对第一低阶控制部30a的各功能进行描述。
第一DDC 10a包括第一输入电压传感器21a、第一输出电压传感器22a以及第一电流传感器23a。第一输入电压传感器21a连接于第二蓄电池70与平滑电容器11之间,将来自第二蓄电池70的输入第一DDC 10a的电压作为第一输入电压VH1来检测。第一输出电压传感器22a连接于滤波电容器16与第一蓄电池60之间,将第一DDC 10a的输出电压作为第一输出电压VL1r来检测。第一电流传感器23a将在电气路径中流动的电流作为第一电流IH1来检测,该电气路径将平滑电容器11和第一转换电路12连接。将第一输入电压传感器21a、第一输出电压传感器22a以及第一电流传感器23a所检测出的各检测值VH1、VL1r、IH1输入第一低阶控制部30a。
接着,对第二DDC 10b的结构进行说明。另外,在本实施方式中第一、第二DDC 10a、10b的基本结构彼此相同,适当省略第二DDC 10b的说明。此外,对第二DDC 10b的结构要素标注与第一DDC 10a的结构要素共用的符号。
第二DDC 10b包括第二低阶控制部30b、第二输入电压传感器21b、第二输出电压传感器22b以及第二电流传感器23b。第二输入电压传感器21b将从第二蓄电池70输入第二DDC10b的电压作为第二输入电压VH2来检测。第二输出电压传感器22b将第二DDC 10b的输出电压作为第二输出电压VL2r来检测。第二电流传感器23b将在电气路径中流动的电流作为第二电流IH2来检测,该电气路径将第二DDC 10b中的平滑电容器11和第一转换电路12连接。将第二输入电压传感器21b、第二输出电压传感器22b以及第二电流传感器23b所检测出的各检测值VH2、VL2r、IH2输入第二低阶控制部30b。
电力转换系统10包括高阶控制部40。高阶控制部40由公知的微型计算机构成,与各低阶控制部30a、30b电连接。
接着,对各低阶控制部30a、30b的功能进行说明。图2的(a)表示第一低阶控制部30a,图2的(b)表示第二低阶控制部30b。由于第一低阶控制部30a和第二低阶控制部30b基本上是相同的结构,因此在以下,仅详细示出第一低阶控制部30a的功能模块,并适当省略对第二低阶控制部30b的功能模块进行说明。
如图2的(a)所示,第一低阶控制部30a包括恒定电压控制部31a、恒定电流控制部32a、最小值选择部33a以及峰值电流控制部34a。在本实施方式中,恒定电压控制部31a相当于第一目标电流计算部,最小值选择部33a相当于电流值改变部。
恒定电压控制部31a计算第一DDC 10a的输出电流的目标值即第一目标电流值Irefcv1,以作为用于将第一输出电压VL1r反馈控制为第一电压指令值VL1*的操作量。本实施方式中,从高阶控制部40向第一低阶控制部30a输出第一电压指令值VL1*。此外,从高阶控制部40向第二低阶控制部30b输出第二电压指令值VL2*。
恒定电压控制部31a包括渐变器311、电压偏差计算器312以及PI控制器313。首先,第一电压指令值VL1*输入渐变器311。渐变器311根据第一电压指令值VL1*的变化输出使该第一电压指令值VL1*渐变后的值。电压偏差计算器312通过从被渐变器311转换的第一电压指令值VL1*减去由第一输出电压传感器22a检测出的第一输出电压VL1r来计算偏差。由电压偏差计算器312计算出的偏差输入PI控制器313。PI控制器313通过对输入的偏差实施比例积分控制来计算第一目标电流值Irefcv1。
恒定电流控制部32a计算第一上限电流值Irefcc1。本实施方式中,第一上限电流值Irefcc1设定为使第一DDC 10a以额定电流(例如120A)动作。具体而言,考虑变压器的匝数比、脉冲电流等来设定第一上限电流值Irefcc1。
最小值选择部33a对从恒定电压控制部31a输出的第一目标电流值Irefcv1和从恒定电流控制部32a输出的第一上限电流值Irefcc1进行比较,选择其中较小的值并将其输出。因此,当第一目标电流值Irefcv1超过第一上限电流值Irefcc1时,最小值选择部33a将第一上限电流值Irefcc1向峰值电流控制部34a输出。在以下,将Irefcv1和Irefcc1中的被最小值选择部33a选择的电流值记为第一电流指令值Iref1。
峰值电流控制部34a包括DA转换器341、比较器342以及加法器343。首先,被最小值选择部33a选择的第一电流指令值Iref1输入DA转换器341。DA转换器341将输入的第一电流指令值Iref1从数字值转换为模拟值。转换为模拟值的第一电流指令值Iref1向比较器342的反相输入端子输入。加法器343将第一电流IH1和斜坡补偿信号相加,作为补偿后开关电流输出。加法器343的输出信号向比较器342的非反相输入端子输入。另外,斜坡补偿信号对在电抗器15中流动的电流的变动引起的振荡进行抑制。
比较器342将第一电流指令值Iref1和补偿后开关电流进行比较,在补偿后开关电流比第一电流指令值Iref1小的期间,将低电平状态的信号向RS触发器347的R端子输入。此外,在补偿后开关电流比第一电流指令值Iref1大的期间,比较器342将高电平状态的信号向RS触发器347的R端子输入。另外,时钟信号向RS触发器347的S端子输入。RS触发器347的输出在被占空比限制部348设定占空比的上限值的基础上,作为用于对第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4进行接通/断开的驱动信号G1、G2、G3、G4输出。
作为停止控制部,第一低阶控制部30a包括电流判断部35a和输出判断部36a。在被最小值选择部33a选择的第一电流指令值Iref1低于能够使第一DDC 10a稳定地动作的电流值时,作为驱动信号G1~G4,电流判断部35a和输出判断部36a输出断开第一开关Q1~第四开关Q4的断开驱动信号。因此,当第一电流指令值Iref1较小以至于不能使第一开关Q1~第四开关Q4稳定地动作时,断开第一开关Q1~第四开关Q4,从而使第一DDC 10a的动作停止。
具体而言,电流判断部35a对从最小值选择部33a输出的第一电流指令值Iref1是否在规定电流值以下进行判断。当输出判断部36a从电流判断部35a获取到表示第一电流指令值Iref1超过规定电流值的判断结果时,将从占空比限制部348输出的各驱动信号G1~G4保持原样向第一开关Q1~第四开关Q4的栅极输出。另一方面,当输出判断部36a从电流判断部35a获取到表示第一电流指令值Iref1在规定电流值以下的判断结果时,将从占空比限制部348输出的各驱动信号G1~G4全部切换为断开驱动信号并将其输出。因此,使第一DDC10a的动作停止。
另外,如图2的(b)所示,第二低阶控制部30b与第一低阶控制部30a同样地,包括恒定电压控制部31b、恒定电流控制部32b、最小值选择部33b、峰值电流控制部34b、电流判断部35b以及输出判断部36b。各部31b~36b的功能与第一DDC 10a所包括的各部31a~36a的功能相同,但输入和输出的信号不同。即,恒定电压控制部31b计算输出电流的目标值即第二目标电流值Irefcv2,以作为用于将第二输出电压VL2r反馈控制为第二电压指令值VL2*的操作量。此外,恒定电流控制部32a计算第二上限电流值Irefcc2。本实施方式中,第二上限电流值Irefcc2设定为使第二DDC 10b以额定电流(例如30A)动作。最小值选择部33b对第二目标电流值Irefcv2和第二上限电流值Irefcc2进行比较,选择其中较小的值并将其输出。在以下,将Irefcv2和Irefcc2中的被最小值选择部33a选择的电流值记为第二电流指令值Iref2。在第二电流指令值Iref2低于能够使第二DDC 10b稳定地动作的电流值时,作为驱动信号G1~G4,电流判断部35b和输出判断部36b输出断开第二DDC 10b的第一开关Q1~第四开关Q4的断开驱动信号。
在本实施方式中,在第二DDC 10b中,恒定电压控制部31b相当于第二目标电流计算部,最小值选择部33b相当于电流值改变部。
接着,对第一DDC 10a和第二DDC 10b的电力转换效率进行说明。图3是表示与第一DDC 10a和第二DDC 10b各自的输出电流相对应的电力转换效率(%)的图。另外,本实施方式中,电力转换系统10的电力转换效率由下式(1)定义。
η=Pout/Pin×100 (1)
在上式(1)中,η表示电力转换效率,是0(%)~100(%)的值。Pout表示各DDC 10a、10b的输出电力,Pin表示各DDC 10a、10b的输入电力。
与第二DDC 10b相比,第一DDC 10a的电力转换效率达到最大的负载不同。如图3所示,第二DDC 10b设计为在第一负载区域LA1的电力转换效率为最大,第一DDC 10a设计为在负载比第一负载区域LA1大的第二负载区域LA2的电力转换效率为最大。此外,在第一负载区域LA1的整个区域中,第二DDC 10b的电力转换效率比第一DDC 10a的电力转换效率高。并且,在第二负载区域LA2的整个区域中,第一DDC 10a的电力转换效率比第二DDC 10b的电力转换效率高。
本实施方式中,第二DDC 10b的额定电流为比第一DDC 10a的额定电流小的值。第一负载区域LA1被设定为0以上且第一电流阈值Th1以下的区域,第一电流阈值Th1被设定为第二DDC 10b的额定电流。此外,第二负载区域LA2被设定为比第一电流阈值Th1大且在第二电流阈值Th2以下的区域,第二电流阈值Th2被设定为第一DDC 10a的额定电流。此外,第三负载区域LA3被设定为比第二电流阈值Th2大的区域。
在此,在使第一DDC 10a与第二DDC 10b一起动作时,例如通过两个DDC 10a、10b的平均值来计算电力转换系统10的电力转换效率。因此,例如在负载区域LA1~LA3中的任一负载区域中第一DDC 10a的电力转换效率低而第二DDC 10b的电力转换效率高时,有时电力转换系统10的总的电力转换效率会变低。此外,与使各DDC 10a、10b单独动作的情况相比,在使两个DDC 10a、10b同时动作的情况下,内部损失与动作的DDC 10a、10b的数量相应地变大。
因此,在本实施方式中,高阶控制部40根据负载电流将电力转换系统10的动作切换为第一DDC 10a单独动作、第二DDC 10b单独动作和各DDC 10a、10b同时动作中的任一种动作,从而使电力转换效率最优化。
图4是对通过高阶控制部40切换的各动作进行说明的图。在本实施方式中,高阶控制部40在低负载区域即第一负载区域LA1,仅使额定输出小的第二DDC 10b单独动作。此外,在负载比第一负载区域高的第二负载区域LA2,高阶控制部40仅使额定输出大的第一DDC10a单独动作。并且,在比第二负载区域大的第三负载区域LA3,高阶控制部40使第一DDC10a和第二DDC 10b共同动作。
接着,对由高阶控制部40实施的各动作的切换处理进行说明。图5是对上述切换处理进行说明的流程图。由高阶控制部40以每规定周期反复实施图5所示的处理。
步骤S10中,获取第一输入电压VH1、第一输出电压VL1r和第一电流IH1。本实施方式中,通过将第一低阶控制部30a所获取的各检测值VH1、VL1r、IH1向高阶控制部40输出,从而获取各检测值VH1、VL1r、IH1。步骤S10作为第一电压获取部发挥功能。
步骤S11中,获取第二输入电压VH2、第二输出电压VL2r和第二电流IH2。本实施方式中,通过将第二低阶控制部30b所获取的各检测值VH2、VL2r、IH2向高阶控制部40输出,从而获取各检测值VH2、VL2r、IH2。步骤S11作为第二电压获取部发挥功能。
步骤S12中,推定作为第一蓄电池60的负载输出的负载电流Io。负载电流Io是分别从第一DDC 10a和第二DDC 10b向第一蓄电池60输出的电流的合计值。本实施方式中,基于在步骤S10、S11获取的各检测值以及初级侧线圈L1与次级侧线圈L2的匝数比来推定负载电流Io。步骤S12相当于负载输出获取部。
步骤S13、S15中,对由步骤S12推定出的负载电流Io是包含于第一负载区域LA1的值、还是包含于第二负载区域LA2的值进行判断。步骤S13、S15作为负载判断部发挥功能。此外,根据步骤S13、S15中的各判断结果实施的处理S14、S16、S17作为动作控制部发挥功能。
首先,步骤S13中,对在步骤S12中推定出的负载电流Io是否在第一电流阈值Th1以下进行判断。第一电流阈值Th1是划分第一负载区域LA1和第二负载区域LA2的边界的值。
另外,第一电流阈值Th1也可以是在第二DDC 10b的额定电流加上规定的余量的值。在这种情况下,优选的是,第一电流阈值Th1是比图3所示的第一DDC 10a的电力转换效率为最大的输出电流更大的值。
在步骤S13中,当判断为负载电流Io在第一电流阈值Th1以下时,判断为负载电流Io包含于第一负载区域LA1,前进到步骤S14。在步骤S14中,仅使第二DDC 10b单独动作。高阶控制部40将第一电压指令值VL1*设定为比第二电压指令值VL2*低的值,从而仅使第二DDC 10b单独动作。
图6是对在使第二DDC 10b单独动作时,高阶控制部40所实施的各电压指令值VL1*、VL2*的设定处理进行说明的图。上位电压指令值VP是第一DDC 10a和第二DDC 10b均相同的值,例如设定为与第一蓄电池60的额定电压相对应的电压(例如14V)。该上位电压指令值VP例如从与高阶控制部40连接的未图示的ECU输出。
高阶控制部40将从上位电压指令值VP减去第一规定值ΔV1(例如0.5V)的值设定为第一DDC 10a的第一电压指令值VL1*(例如13.5V)。另一方面,高阶控制部40将上位电压指令值VP保持原样设定为第二DDC 10b的第二电压指令值VL2*。基于设定的第二压指令值VL2*,第二低阶控制部30b的恒定电压控制部31b计算第二目标电流值Irefcv2,从而将第二输出电压VL2r控制为第二电压指令值VL2*。
另一方面,基于设定的第一电压指令值VL1*,第一低阶控制部30a的恒定电压控制部31a计算第一目标电流值Irefcv1。在此,由于第一电压指令值VL1*为比由第一输出电压传感器22a检测出的第一输出电压VL1r低的值,因此在先前的图1的电压偏差计算器312中,第一输出电压VL1r和第一电压指令值VL1*的偏差为负值。因此,从恒定电压控制部31a输出的第一目标电流值Irefcv1为负偏差在PI控制器313中被比例积分的值。该第一目标电流值Irefcv1被最小值选择部33a选择,作为第一电流指令值Iref1向电流判断部35a输出。电流判断部35a判断为输入的第一电流指令值Iref1为规定电流值以下。其结果是,输出判断部36a将从占空比限制部348输出的各驱动信号G1~G4全部切换为断开驱动信号并将其输出。由此使第一DDC 10a的动作停止,仅使第二DDC 10b单独动作。
图7是表示第二DDC 10b单独动作模式下的第一DDC 10a和第二DDC 10b的输出电流的推移的图。如图7所示,通过使第二DDC 10b单独动作,来自第二DDC 10b的输出电流流至第一蓄电池60,而来自第一DDC 10a的输出电流未流至第一蓄电池60。
回到先前的图5的说明,当在步骤13中判断为负载电流Io超过第一电流阈值Th1时,前进到步骤S15,对负载电流Io是否在第二电流阈值Th2以下进行判断。第二电流阈值Th2是划分第二负载区域LA2和第三负载区域LA3的值。
另外,第二电流阈值Th2也可以设定为在第一DDC 10a的额定电流加上规定余量。在这种情况下,优选的是,第二电流阈值Th2是比图3所示的第一DDC 10a的电力转换效率为最大的输出电流更大的值。
当在步骤S15中判断为负载电流Io在第二电流阈值Th2以下时,判断为负载电流包含于第二负载区域LA2,前进到步骤S16。在步骤S16中,使第一DDC 10a单独动作。具体而言,高阶控制部40将第二电压指令值VL2*设定为比第一电压指令值VL1*低的值,从而使第一DDC 10a单独动作。
图8是对在使第一DDC 10b单独动作时,高阶控制部40所实施的各电压指令值VL1*、VL2*的设定处理进行说明的图。在图8中,上位电压指令值VP也被设定为例如与第一蓄电池60的额定电压相对应的电压。
高阶控制部40将从上位电压指令值VP减去第二规定值ΔV2(例如0.5V)的值设定为第二DDC 10a的第二电压指令值VL2*(例如13.5V)。另一方面,高阶控制部40将上位电压指令值VP保持原样设定为第一DDC 10b的第一电压指令值VL1*。基于设定的第一电压指令值VL1*,第一DDC 1010a的恒定电压控制部31a计算第一目标电流值Irefcv1,从而将第一输出电压VL1r控制为第一电压指令值VL1*。
另一方面,基于设定的第二电压指令值VL2*,第二DDC 10b的恒定电压控制部31b计算第二目标电流值Irefcv2。在此,由于第二电压指令值VL2*为比检测出的第二输出电压VL2r低的值,因此在先前的图2的电压偏差计算器312中,第二输出电压VL2r和第二电压指令值VL2*的偏差为负值。因此,从恒定电压控制部31b输出的第二目标电流值Irefcv2为负偏差在PI控制器313中被比例积分的值。该第二目标电流值Irefcv2被最小值选择部33b选择,作为第二电流指令值Iref2向电流判断部35b输出。电流判断部35b判断为输入的第二电流指令值Iref2为规定电流值以下。其结果是,输出判断部36b将从占空比限制部348输出的各驱动信号G1~G4全部切换为断开驱动信号并将其输出。由此,第二DDC 10a的动作被停止,从而使第一DDC 10b单独动作。
图9是表示第一DDC 10a单独动作模式下的第一DDC 10a和第二DDC 10b的输出电流的图。在图9中,通过使第一DDC 10a单独动作,来自该第一DDC 10a的输出电流流至第一蓄电池60,而来自第二DDC 10b的输出电流未流至第一蓄电池60。
回到先前的图5的说明,在判断为负载电流Io超过第二电流阈值Th2时(步骤S15:否),判断为负载电流Io包含于第三负载区域LA3,前进到步骤S17。在步骤S17中,使第一DDC10a和第二DDC 10b共同动作。在本实施方式中,使第二DDC 10b以其额定电流动作,使第一DDC 10a以第一电压指令值VL1*动作。
图10是对在使第一DDC 10a和第二DDC 10b共同动作时,高阶控制部40所实施的各电压指令值VL1*、VL2*的设定处理进行说明的图。图11是对第一DDC 10a和第二DDC 10b的输出波形进行说明的图。
高阶控制部40将从上位电压指令值VP加上第三规定值ΔV3(例如0.5V)的值设定为第二DDC 10a的第二电压指令值VL2*(例如14.5V)。另一方面,高阶控制部40将上位电压指令值VP保持原样设定为第一DDC 10b的第一电压指令值VL1*。基于设定的第一电压指令值VL1*,第一低阶控制部30a的恒定电压控制部31a计算第一目标电流值Irefcv1,从而将第一输出电压VL1r控制为第一电压指令值VL1*。
另一方面,基于设定的第二电压指令值VL2*,第二低阶控制部30b的恒定电压控制部31b计算第二目标电流值Irefcv2。但是,由于第二电压指令值VL2*为比第二输出电压VL2r高的值,因此,第二目标电流值Irefcv2为将第二输出电压VL2r与第二电压指令值VL2*的正偏差比例积分而得的值。因此,最小值选择部33b选择比从恒定电压控制部31b输出的第二目标电流值Irefcv2小的值即第二上限电流值Irefcc2,并将该第二上限电流值Irefcc2作为第二电流指令值Iref2输出至峰值电流控制部34b。峰值电流控制部34b根据第二电流指令值Iref2将各开关Q1~Q2接通、断开。由此,通过恒定电压控制使第一DDC 10a动作,以将第一输出电压VL1r控制为第一电压指令值VL1*,通过恒定电流控制使第二DDC 10b动作,以将第二DDC 10a的输出电流控制为其额定电流。
然后,当结束了步骤S14、S16、S17中的任一个处理时,暂时结束图5的处理。
根据上述结构,本实施方式的电力转换系统10起到以下的效果。
图12是对电力转换系统10的电力转换效率进行说明的图。图12是将横轴设为负载即输出电流、将纵轴设为电力转换效率的图。在图12中,分别示出了:使第一DDC 10a单独动作时的效率曲线;使第二DDC 10b单独动作时的效率曲线;以及使第一DDC 10a和第二DDC10b一起动作时的效率曲线。
与使DDC 10a、10b单独动作时相比,在使并联连接于第一蓄电池60的第一DDC 10a和第二DDC 10b同时动作时,在第一负载区域LA1和第二负载区域LA2中,电力转换效率下降。这是因为,与单独动作时相比,在使各DDC 10a、10b共同动作时,变压器的铁损之类的内部损失变大。
因此,高阶控制部40在判断为负载电流Io为包含于第一负载区域LA1的值时,使第二DDC 10b单独动作。此外,在判断为负载电流Io为包含于第二负载区域LA2的值时,使第一DDC 10a单独动作。其结果是,在第一负载区域LA1和第二负载区域LA2中,电力转换效率比使第一DDC 10a和第二DDC 10b共同动作时高。另外,高阶控制部40在判断为负载电流Io包含于比第二负载区域LA2大的第三负载区域LA3时,使第一DDC 10a和第二DDC 10b一起动作。因此,由于能够根据负载电流Io使第一DDC 10a和第二DDC 10b在电力转换效率高的负载区域分别单独动作,因此,各负载中最优效率曲线组合而成的电力转换效率为电力转换系统10的电力转换效率。其结果是,能够使电力转换系统10的电力转换效率最优化。
此外,各DDC 10a、10b设计为电力转换效率在额定电流附近最大。并且,在负载电流Io为第二DDC 10b的额定电流以下的值时,判断为负载电流Io包含于第一负载区域LA1。在这种情况下,由于能够使用额定电流这样的数值化的值来判断负载电流包含于哪个负载区域,因此,能够提高对负载电流包含于哪个负载区域进行判断的判断精度,能够使第二DDC 10b以高电力转换效率动作。
此外,第一DDC 10a的额定电流设定为大于第二DDC 10b的额定电流。并且,在负载电流Io为第二DDC 10b的额定电流以上且第一DDC 10a的额定电流以下的值时,高阶控制部40判断为负载电流Io包含于第二负载区域LA2。在这种情况下,也同样能够提高对负载电流Io包含于哪个负载区域进行判断的判断精度,能够使第一DDC 10a以高电力转换效率动作。
高阶控制部40在判断为负载电流Io包含于第一负载区域LA1时,将第一电压指令值VL1*设定为低于第二电压指令值VL2*的值,从而仅使第二DDC 10b动作。此外,高阶控制部40在判断为负载电流Io包含于第二负载区域LA2时,将第二电压指令值VL2*设定为低于第一电压指令值VL1*的值,从而仅使第一DDC 10b动作。
在这种情况下,通过将第一电压指令值VL1*设定为低于第二电压指令值VL2*的值,从而计算出第一电压指令值VL1*与第一输出电压VL1r的偏差比例积分而得的值,以作为设定第一DDC 10a的输出电压的反馈控制的操作量。此外,通过将第二电压指令值VL2*改变为低于第一电压指令值VL1*的值,从而计算出第二电压指令值VL2*与第二输出电压VL2r的偏差比例积分而得的值,以作为设定第二DDC 10b的输出电压的反馈控制的操作量。并且,停止控制部即电流判断部35a、35b和输出判断部36a、36b将操作量与规定阈值进行比较,在操作量低于规定阈值时,停止第一DDC 10a或第二DDC 10b的动作。在这种情况下,能够通过没有使第一DDC 10a和第二DDC 10b彼此交换信息的简单方法,使任一DDC 10a、10b单独动作。
此外,高阶控制部40在判断为负载电流Io包含于第三负载区域LA3时,使第一DDC10a动作,以使第一DDC 10a的输出电压为第一电压指令值VL1*,且使第二DDC 10b动作,以使第二DDC 10b的输出电流为其额定电流。在这种情况下,在使第一DDC 10a和第二DDC 10b一起动作的状况下,能够使第二DDC 10b在额定电流附近动作,能够使第二DDC 10b以高电力转换效率动作。
此外,高阶控制部40在判断为负载电流Io包含于第三负载区域LA3时,将第二电压指令值VL2*设定为大于第一电压指令值VL1*,从而使第二DDC 10b在额定电流附近动作。
在这种情况下,第一低阶控制部30a将第一输出电压VL1r反馈控制为第一电压指令值VL1*。其结果是,第一蓄电池60的电压值为由上述第一电压指令值VL1*指定的值。另一方面,由于第二电压指令值VL2*为比对第一蓄电池60进行检测的第二输出电压VL2r高的值,因此,第二输出电压VL2r与第二电压指令值VL2*的偏差为正值。因此,从第二低阶控制部30b的恒定电压控制部31b输出的第二目标电流值Irefcv2为正偏差比例积分而得的值。并且,第二低阶控制部30b的最小值选择部33b选择第二目标电流值Irefcv2和第二上限电流值Irefcc2中值较小的第二上限电流值Irefcc2,将该第二上限电流值Irefcc2作为第二电流指令值Iref2,使第二DDC 10b动作。由此,第一DDC 10a以第一电压指令值VL1*动作,第二DDC 10a在额定电流附近动作。因此,能够通过仅改变电压指令值的简单方法,使第二DDC10b在额定电流附近动作。
(第二实施方式)
以下,在第二实施方式中,主要以与第一实施方式不同的结构为中心进行说明。另外,在以下各实施方式中,对于彼此相同或等同的部分,在附图中标注相同的符号,对于相同符号的部分引用其说明。
在本实施方式中,在负载电流Io位于第三负载区域LA3、且负载电流Io为第二DDC10b的额定电流的两倍以下时,高阶控制部40进行使第一DDC 10a的输出电流和第二DDC10b的输出电流均等化的均等化控制。图13是对本实施方式中高阶控制部40进行的各动作的切换处理进行说明的流程图。另外,到步骤S11~S16为止的处理与第一实施方式相同,适当省略其说明。
在本实施方式中,步骤S13的第一电流阈值Th11设定为小于第二DDC 10b的额定电流的值(例如20A)。此外,步骤S15的第二电流阈值Th12设定为大于第二DDC 10b的额定电流且小于第一DDC 10b的额定电流的值(例如40A)。
当在图13的步骤S15中判断为负载电流Io超过第二电流阈值Th12时,前进到步骤S21,对负载电流Io是否在第三电流阈值Th13以下进行判断。在本实施方式中,第三电流阈值Th13设定为比第二电流阈值Th12大且为第二DDC 10b的额定电流的两倍的值(例如60A)。即,若负载电流Io在第三电流阈值Th13以下,则当实施均等化控制时,能够使第二DDC 10b的输出电流为额定电流以下。
因此,当在步骤S21中判断为负载电流Io在第三电流阈值Th13以下时,前进到步骤S22,实施均等化控制。
图14是对实施均等化控制时的高阶控制部40的控制进行说明的图。在图14中,上位电压指令值VP也被设定为例如与第一蓄电池60的额定电压相对应的电压。
电流偏差计算器401从输出电流平均值Iave*减去第一电流IH1,从而计算偏差。在此,输出电流平均值Iave*是由第一电流传感器23a检测出的第一电流IH1和由第二电流传感器23b检测出的第二电流IH2的平均值。PI控制器402通过基于由电流偏差计算器401计算出的偏差的比例积分控制来计算修正电压VLB。渐变器403对由PI控制器402计算出的修正电压VLB实施渐变处理并将其输出。第一加法器404将被实施渐变处理后的修正电压VLB和上位电压指令值VP之和设定为第一电压指令值VL1*。第二加法器405将被实施渐变处理后的修正电压VLB的符号反转值和上位电压指令值VP之和设定为第二电压指令值VL2*。
根据图14所示的处理,对第一电压指令值VL1*和第二电压指令值VL2*进行修正,以使输出电流均等化。由此,如图15所示,第一DDC 10a的输出电流和第二DDC 10b的输出电流被均等化后输出。因此,如图16所示,在负载电流位于第三负载区域LA3、且负载电流为第二DDC 10b的额定电流的两倍以下时,第一DDC 10a和第二DDC 10b的输出电流均等地输出至第一蓄电池60。
接着,回到先前的图13的说明,当在步骤S21中判断为负载电流Io超过第三电流阈值Th13时,前进到步骤S17。因此,如图16所示,在负载电流位于第三负载区域LA3、且负载电流高于第二DDC 10b的额定电流两倍的值时,第一DDC 10a以第一电压指令值VL1*动作,第二DDC 10b在额定电流附近动作。
根据上述结构,本实施方式的电力转换系统10起到以下的效果。
在负载电流Io为比第二负载区域LA2高、且为第二DDC 10b的额定电流两倍值以下时,高阶控制部40使第一DDC 10a和第二DDC 10b动作,以使第一DDC 10a和第二DDC 10b的输出电流均等化。在这种情况下,能够抑制负载偏向各DDC 10a、10b中的任一个,能够抑制DDC 10a、10b间寿命不均。
(第二实施方式的变形例)
在第二实施方式中,也可以如下所述构成高阶控制部40所实施的均等化控制。具体而言,通过使第一DDC 10a和第二DDC 10b中的任一方的电压指令值VL*与另一方的电压指令值VL*匹配,从而使第一DDC 10a和第二DDC 10b的输出电流相对于第一蓄电池60均等化。在这种情况下,通过使值较大的电压指令值VL*与值较小的电压指令值VL*匹配,能够降低负载电流。
(第一、第二实施方式的各种变形例)
·也可以基于电力转换系统10的电力转换效率、第一DDC 10a的电力转换效率和第二DDC 10b的电力转换效率的关系来决定各电流阈值Th1、Th2、Th3。在这种情况下,基于第一负载区域LA1中满足下式(2)的第二DDC 10b的最大输出电流来决定第一电流阈值Th1。η12≥(η11+η12)/2…(2)
在此,η11是与第一负载区域中的第一DDC 10a的输出电流相应的电力转换效率,η12是与第二DDC 10b的输出电流Io2相应的电力转换效率。
基于第二负载区域中满足下式(3)的第一DDC 10a的最大输出电流来决定第二电流阈值Th2。
η21≥(η21+η22)/2…(3)
在此,η21是与第二负载区域中的第一DDC 10a的输出电流相应的电力转换效率,η22是与第二DDC 10b的输出电流Io2相应的电力转换效率。
·高阶控制部40除了基于各电流IH1、IH2来推定输出电流(负载电流)之外,也可以直接检测第一DDC 10a和第二DDC 10b的输出电流作为负载电流。在这种情况下,第一DDC10a和第二DDC 10b包括对从电抗器15输出的电流量进行检测的电流检测部,检测该电流检测部的检测结果,并作为输出电流输出至高阶控制部40。
·恒定电压控制部31a、31b除了基于对电压指令值VL*和输出电压VLr的偏差进行比例积分控制的值来计算目标电流值以外,也可以基于对电压指令值VL*和输出电压VLr的偏差进行比例控制和积分控制的值中的任一个来计算目标电流值。
·作为高阶控制部40所推定的负载输出,也可以是分别从第一DDC 10a和第二DDC10b输出的电力。在这种情况下,作为输出额定值,代替额定电流,可以使用额定电力。
·通过高阶控制部40、低阶控制部30a、30b来分割并构成控制装置只不过是一个示例。除此之外,也可以是一个控制部包括高阶控制部40和第一低阶控制部30a、第二低阶控制部30b的各功能的结构。
(第三实施方式)
以下,基于附图,对将本发明具体化的第三实施方式进行说明。图17是第三实施方式的控制系统100的结构图。控制系统100装设于车辆。此外,在本实施方式中,装设有控制系统100的车辆是包括内燃机即发动机和行驶用电动机作为行驶动力源的混合动力车辆。
控制系统100包括第一蓄电池150、逆变器151、第一DDC 120和第二DDC 130,其中,第一蓄电池150相当于蓄电装置。在本实施方式中,第一蓄电池150、逆变器151、第一DDC120和第二DDC 130构成电力转换系统190。本实施方式中,第一DDC 120相当于第一电力转换装置,第二DDC 130相当于第二电力转换装置。
控制系统100连接有作为供电对象的电动机111、设备组160和第二蓄电池155。并且,控制系统100基于由第一蓄电池150供给的电力向电动机111、设备组160和第二蓄电池155供电。
第一蓄电池150作为控制系统100中的主电源发挥功能。在本实施方式中,第一蓄电池150是锂离子蓄电池。具体而言,第一蓄电池150是将多个锂离子蓄电池的单体组合而成的电池组,例如产生200V~400V的第一端子电压Vb1。
逆变器151对从第一蓄电池150供给的电力进行转换并向电动机111供电。逆变器151的输入侧连接于第一高压线HL1和第二高压线HL2,该第一高压线HL1与第一蓄电池150的正侧端子联接,第二高压线HL2与第一蓄电池150的负侧端子联接。此外,平滑电容器152在第一高压线HL1与第二高压线HL2之间与逆变器151并联连接。并且,逆变器151的输出侧连接于电动机111。
电动机111由通过逆变器151转换的交流电压驱动。电动机111是车辆的行驶用电动机。电动机111具有在车辆行驶中利用车辆的运动能量进行再生发电的功能。此外,逆变器151包括将交流电流整流为直流电流的整流功能。在车辆制动时,逆变器151将通过再生发电而从电动机111输出的交流电流整流为直流电流。整流后的直流电流经由各高压线HL1、HL2供给至第一蓄电池150,从而对第一蓄电池150充电。
第一DDC 120是通过电感器和电容器产生谐振的电流谐振型转换器。在本实施方式中,第一DDC 120是低压侧的第一电路与高压侧的第二电路经由变压器连接的绝缘型降压转换器。
第一DDC 120的第一电路包括多个半导体开关。第一DDC 120通过对各半导体开关的接通、断开进行切换,从而对第一端子电压Vb1实施降压动作。第一DDC 120的第一输入端子Ti1连接于第三高压线HL3,该第三高压线HL3与第一高压线HL1联接。此外,第二输入端子Ti2连接于第四高压线HL4,该第四高压线HL4与第二高压线HL2联接。此外,第一输出端子To1连接于辅助配线SL。
第一电路设置有第一电流传感器121,该第一电流传感器121对在该第一电路中流动的第一电流IH1进行检测。基于由第一电流传感器121检测到的第一电流IH1和第一DDC120的变压器的匝数比,能够推定从第一DDC 120的第二电路输出的输出电流。以下将第一DDC 120的输出电流记为第一输出电流Iout1。
第二DDC 130是对多个半导体开关的接通期间的时刻进行控制的相移型转换器。在本实施方式中,第二DDC 130是低压侧的第三电路与高压侧的第四电路经由变压器连接的绝缘型降压转换器。
第二DDC 130的第三电路包括多个半导体开关。第二DDC 130通过对各半导体开关的接通、断开进行切换,从而对第一端子电压Vb1实施降压动作。第二DDC 130的第三输入端子Ti3连接于第五高压线HL5,该第五高压线HL5与第一高压线HL1联接。此外,第四输入端子Ti4连接于第六高压线HL6,该第六高压线HL6与第二高压线HL2联接。第二DDC 130的第二输出端子To2连接于辅助配线SL。
第三电路设置有第二电流传感器131,该第二电流传感器131对在该第三电路中流动的第二电路IH2进行检测。基于由第二电流传感器131检测到的第二电流IH2和第二DDC130的变压器的匝数比,能够推定从第二DDC 130的第四电路输出的输出电流。以下将第二DDC 130的输出电流记为第二输出电流Iout2。
在本实施方式中,第一DDC 120的额定电流大于第二DDC 130的额定电流。例如,第一DDC 120的额定电流为150(A),第二DDC 130的额定电流为30(A)。此外,第一DDC 120的额定电流是比对控制系统100请求的负载电流IL的最大值大的值。
辅助配线SL连接有经由该辅助配线SL供电的设备组160和第二蓄电池155。设备组160的正极侧端子连接于辅助配线SL。此外,设备组160的负极侧端子接地。设备组160例如为音响设备、导航装置、电动移门、电动后备厢门和仪表盘等。此外,第二蓄电池155的正侧端子连接于辅助配线SL,负侧端子接地。因此,辅助配线SL施加有第一DDC 120、第二DDC130的输出电压Vout和第二蓄电池155的端子电压即第二端子电压Vb2中的至少任一个。
在本实施方式中,第二蓄电池155的蓄电容量小于第一蓄电池150的蓄电容量。此外,第二蓄电池155的第二端子电压Vb2小于第一蓄电池150的第一端子电压Vb1。例如,第一蓄电池155充满电时的端子电压为12V。
控制系统100包括控制装置110。控制装置110根据用户的油门操作量计算电动机111驱动所需的指令转矩。控制装置110控制逆变器151,以将电动机111的转矩控制为指令转矩。
此外,控制装置110驱动第一DDC 120、第二DDC 130的半导体开关。控制装置110对各半导体开关的接通期间与一个切换周期之比即占空比进行控制,以将第一DDC 120、第二DDC 130的输出电压Vout1、Vout2控制为第一输出电压指令值V1*、第二输出电压指令值V2*。例如,控制装置110设定第一DDC 120、第二DDC 130共用的上位电压指令值VP,并根据该上位电压指令值VP来设定各输出电压指令值V1*、V2*。通过控制装置110对占空比的控制来控制第一DDC 120、第二DDC 130的输出电压Vout1、Vout2,并将其供给至辅助配线SL。
另外,在本实施方式中,将控制装置110作为一个装置进行说明,但并不限定于此。例如,也可以构成为分别包括:对逆变器151进行控制的控制装置;以及驱动第一DDC 120、第二DDC 130的半导体开关的控制装置。
控制系统100包括电压传感器153。电压传感器153的各端子连接于第一蓄电池150的正侧端子和负侧端子,以检测第一端子电压Vb1。
接着,使用图18对第一DDC 120、第二DDC 130相对于第一端子电压Vb1的效率特性进行说明。图18是将横轴设为第一端子电压Vb1、将纵轴设为效率η(电力转换效率)的图表。在横轴上,将第一端子电压Vb1划分为第一电压范围RV1、第二电压范围RV2和第三电压范围RV3。包含于第一电压范围RV1的电压值小于第一边界值,包含于第二电压范围RV2的电压值大于第一边界值。此外,包含于第二电压范围RV2的电压值小于第二边界值,包含于第三电压范围RV3的电压值大于第二边界值。第一边界值是小于第二边界值的值。此外,第一电压范围RV1的最小值是第一端子电压Vb1的下限值。并且,第三电压范围RV3的最大值是第一端子电压Vb1的上限值。
第二电压范围RV2相当于第一范围,第一电压范围RV1和第三电压范围RV3相当于第二范围。在本实施方式中,将效率η设定为第一DDC 20、第二DDC30的输出电力相对于输入电力的比例。
第一DDC 120的第一效率η1在第二电压范围RV2中是高于第二DDC 130的第二效率η2的值。在图18中,在第二电压范围RV2中,第一效率η1是第一效率阈值Thη1以上的值,与之相对,第二效率η2是低于第一效率阈值Thη1的值。另一方面,在第一电压范围RV1、第三电压范围RV3中,第一效率η1是低于第二效率η2的值。
此外,在第一端子电压Vb1从第二电压范围RV2朝第一电压范围RV1或第三电压范围RV3变化时,相对于第一端子电压Vb1的变化的第二效率η2的变化比第一效率η1的变化小。在各电压范围RV1~RV3中,第一DDC 120的第一效率η1在第一效率阈值Thη1以上的值至第二效率阈值Thη2以下的值内变动。另一方面,在各电压范围RV1~RV3中,第二效率η2在第二效率阈值Thη2以上且小于第一效率阈值Thη1的值内变动。第二效率阈值Thη2是比第一效率阈值Thη1小的值。
然而,在控制系统100中,有时输入电压即第一端子电压Vb1会发生变动。例如,由于从第一蓄电池150经由逆变器151供给至电动机111的电流变大,因此,第一端子电压Vb1降低。在此,若使第一DDC 120、第二DDC 130均等地具有能够与较宽的输入电压范围对应的特性,则有时会牺牲控制系统100整体的效率。此外,在控制系统100中,有时设备组160请求的负载电流IL会变动。并且,第一DDC 120、第二DDC 130的各效率η1、η2也根据负载电流IL的变动而变化。
因此,控制装置110以第一端子电压Vb1作为电压参数,并根据该电压参数和负载电流IL来设定第一DDC 120、第二DDC 130的负载电流IL的分担量(Iout1、Iout2)。图19是对各电压范围RV1~RV3中的第一DDC 120、第二DDC 130的动作进行说明的图。在本实施方式中,在第一DDC 120的第一效率η1比第二DDC 130的第二效率η2高的第二电压范围RV2中,优先使第一DDC 120动作。即,设定为第一DDC 120的第一输出电流Iout1大于第二DDC 130的第二输出电流Iout2。另一方面,在第二DDC 130的第二效率η2比第一DDC 120的第一效率η1高的第一电压范围RV1和第三电压范围RV3中,优先使第二DDC 130动作。即,设定为第二输出电流Iout2大于第一输出电流Iout1。另外,在第二电压范围RV2中,也根据第一DDC 120相对于负载电流IL的特性使第二DDC 130辅助动作,从而改变分担量。
接着,对于根据第一端子电压Vb1和负载电流IL的分担量的设定处理进行说明。图20是对第一DDC 120、第二DDC 130的分担量的设定处理进行说明的流程图。由控制装置110以规定的控制周期反复实施图20的流程图所示的处理。在图20中,步骤S113~S119、S120、S121相当于分担设定部。
在步骤S111中,获取第一端子电压Vb1。第一端子电压Vb1是作为电压传感器153的实际测量值而获取的。
在步骤S112中,获取负载电流IL。在本实施方式中,基于第一电流IH1和第二电流IH2来推定第一DDC 120的输出电流Iout1、第二DDC 130的输出电流Iout2的总和以作为负载电流IL。步骤S111、S112相当于负载输出获取部。
在步骤S113中,对在步骤S111中获取的第一端子电压Vb1是否包含于第二电压范围RV2进行判断。当在步骤S113中判断为第一端子电压Vb1包含于第二电压范围RV2时,前进到步骤S114。在步骤S114~S118中,设定第一DDC 120、第二DDC 130的分担量。
图21是对第二电压范围RV2中的负载电流IL与效率η1、η2的关系进行说明的图。在图21中示出将横轴设为负载电流IL、将纵轴设为效率η。此外,示出将与第一DDC 120的额定电流相比较低的低负载电流范围的边界作为第一负载阈值ThL1。以下,将第一DDC 120的额定电流设为第一额定电流Ir1,将第二DDC 130的额定电流设为第二额定电流Ir2。
在第二电压范围RV2中,第一DDC 120的第一效率η1也根据负载电流IL而变化。由于第一DDC 120的第一额定电流Ir1是大于第一负载阈值ThL1的值,因此,随着通过减小负载电流IL而远离第一额定电流Ir1,第一效率η1变低。与之相对,第二DDC 130的第二额定电流Ir2是比第一额定电流Ir1接近第一负载阈值ThL1的值,即使第二额定电流Ir2在第一负载阈值ThL1以下,与负载电流IL的减小相对应的第二效率η2的下降也比第一效率η1的下降少。因此,在第一负载阈值ThL1以下的低负载电流范围,第一DDC 120的第一效率η1比第二DDC 130的第二效率η还低。
图22是对与负载电流IL相应的分担量进行说明的图。当负载电流IL小于第一负载阈值ThL1时,控制装置110设定第一DDC 120、第二DDC 130的分担量,从而仅以第二输出电流Iout2供给负载电流IL。另一方面,当负载电流IL在第一负载阈值ThL1以上时,设定第一DDC 120、第二DDC 130的分担量,从而仅以第一输出电流Iout1供给负载电流IL。
回到图20的说明,在步骤S114中,将负载电流IL与第一负载阈值ThL1进行比较。在步骤S114中,当判断为负载电流IL小于第一负载阈值ThL1时,前进到步骤S115。在步骤S115中,将在步骤S112中获取的负载电流IL设定为第二DDC 130的分担量即第二输出电流Iout2。
在步骤S116中,将第一DDC 120的分担量即第一输出电流IOut1设定为0,以防止电流从第一DDC 120供给至设备组160。即,当负载电流IL小于第一负载阈值ThL1时,仅由第二DDC 130供给负载电流IL,不使第一DDC 120供给负载电流IL。
另一方面,当在步骤S114中判断为负载电流IL在第一负载阈值ThL1以上时,前进到步骤S117。在步骤S117中,将在步骤S112中获取的负载电流IL设定为第一输出电流Iout1。
在步骤S118中,将第二输出电流Iout2设定为0,以防止负载电流IL从第二DDC 130供给至设备组160。即,当负载电流IL在第一负载阈值ThL1以上时,仅由第一DDC 120供给负载电流IL,不使第二DDC 130供给负载电流IL。
当在步骤S113中判断为第一端子电压Vb1未包含于第二电压范围RV2时,前进到步骤S119。在这种情况下,由于第一端子电压Vb1包含于各电压范围RV1、RV3,因此,若优先使第二DDC 130动作,则控制系统100的效率变高。因此,在步骤S119中,设定分担量,从而仅以第二输出电流Iout2供给负载电流IL。具体而言,将第一输出电流Iout1设定为0,将第二输出电流Iout2设定为负载电流IL。
在步骤S120中,根据在步骤S116、S117或S119中设定的第一输出电流Iout1来设定第一输出电压指令值V1*。例如,计算在各步骤S116、S117、S119中设定的第一输出电流Iout1与根据第一电流IH1推定的第一输出电流Iout1的偏差ΔI1。并且,根据计算出的偏差ΔI1来设定第一输出电压指令值V1*。具体而言,实施将偏差ΔI1作为输入值、将上位电压指令值VP的修正值作为输出值的比例积分控制。并且,通过计算出的修正值来修正上位电压指令值VP,并将修正后的上位电压指令值VP设定为第一输出电压指令值V1*。
在步骤S121中,根据在步骤S115、S118或S119中设定的第二输出电流Iout2来设定第二输出电压指令值V2*。例如,计算在各步骤S115、S118、S119中设定的第二输出电流Iout2与根据第二电流IH2推定的第二输出电流Iout2的偏差ΔI2。并且,根据计算出的偏差ΔI2来设定第二输出电压指令值V2*。具体而言,实施将偏差ΔI2作为输入值、将上位电压指令值VP的修正值作为输出值的比例积分控制。并且,通过计算出的修正值来修正上位电压指令值VP,并将修正后的上位电压指令值VP设定为第二输出电压指令值V2*。
在步骤S122中,根据在步骤S120、S121中设定的各输出电压指令值V1*、V2*使第一DDC 120、第二DDC 130动作。步骤S122相当于动作控制部。
根据以上说明的本实施方式,起到了以下效果。
·控制装置110基于第一端子电压Vb1和负载电流IL来设定第一DDC 120、第二DDC130中的负载电流Il的分担量。并且基于设定的分担量使第一DDC 120、第二DDC 130动作。在这种情况下,通过考虑第一DDC 120、第二DDC 130的各效率η1、η2来设定各输出电流Iout1、Iout2,能够在不牺牲控制系统100整体效率的情况下应对第一端子电压Vb1的变动。
·当第一端子电压Vb1包含于第二电压范围RV2时,控制装置110使第一输出电流Iout1大于第二输出电流Iout2。此外,当第一端子电压Vb1包含于第一电压范围RV1或第三电压范围RV3时,控制装置110使第二输出电流Iout2大于第一输出电流Iout1。根据上述结构,即使当第一端子电压Vb1变动时,效率高的DDC 20、30的输出电流Iout1、Iout2也会多于效率低的DDC 30的输出电流Iout1、Iout2。因此,能够提高控制系统100整体的效率。
·在第一端子电压Vb1从第二电压范围RV2朝第一电压范围RV1或第三电压范围RV3变化时,第二DDC 130的第二效率η2的变化比第一DDC 120的第一效率η1的变化小。根据上述结构,在第一端子电压Vb1包含于第二电压范围RV2时,即使在控制装置110使第二DDC130对第一DDC 120辅助动作的情况下,第二效率η2也不会大幅下降。其结果是,能够抑制控制系统100整体的效率下降。
·当第一端子电压Vb1不包含于第二电压范围RV2时,控制装置110不使第一DDC120动作。根据上述结构,通过在效率较低的范围内不使第一DDC 120动作,能够抑制控制系统100整体的效率下降。
·当第一端子电压Vb1包含于第二电压范围RV2、负载电流IL包含于低负载电流范围时,控制装置110设定各输出电流Iout1、Iout2,从而仅以第二输出电流Iout2供给负载电流IL。因此,在低负载电流范围内不使第一DDC 120动作,能够抑制控制系统100整体的效率下降。
(第四实施方式)
在本第四实施方式中,主要以与第三实施方式不同的结构为中心进行说明。
图23是对第四实施方式的负载电流IL与效率η的关系进行说明的图。即使在第二电压范围RV2中优先使第一DDC 120动作时,有时负载电流IL也会是比第一DDC 120的第一额定电流Ir1大的值。在图23中,第二负载阈值ThL2是表示第一额定电流Ir1的值。此外,第三负载阈值ThL3是设备组160所请求的负载电流IL的最大值,是比第二负载阈值ThL2大的值。如图23所示,当负载电流IL为大于第二负载阈值ThL2且在第三负载阈值ThL3以下的值时,有时仅由第一DDC 120无法供给负载电流IL。
图24是对第四实施方式的负载电流IL的分担量进行说明的图。在本实施方式中,第一DDC 120、第二DDC 130的额定电流为相同的值(例如75A)。当负载电流IL小于第二负载阈值ThL2时,控制装置110仅由第一DDC 110供给负载电流IL。此外,当负载电流IL为第二负载阈值ThL2以上时,控制装置110一边优先使第一DDC 120动作、一边使第二DDC 130对第一DDC 120辅助动作,从而防止负载电流IL不足。
图25是对第一DDC 120、第二DDC 130的分担量的设定处理进行说明的流程图。由控制装置110以规定的控制周期反复实施图25的流程图所示的处理。
在步骤S131中,对负载电流IL和第二负载阈值ThL2进行比较。在步骤S131中,若判断为负载电流IL小于第二负载阈值ThL2,则前进到步骤S132。
在步骤S132中,将在步骤S112中获取的负载电流IL设定为第一输出电流Iout1。在步骤S133中,将第二输出电流Iout2设定为0,以防止从第二DDC20向设备组160供给负载电流IL。
在步骤S131中,若判断为负载电流IL在第二负载阈值ThL2以上,则前进到步骤S134。在步骤S134中,将第一输出电流Iout1设定在不超过第一额定电流Ir1的范围内。在本实施方式中,将第一额定电流Ir1设定为第一输出电流Iout1。
在步骤S135中,将负载电流IL减去在步骤S134中设定的第一输出电流Iout1的值设定为第二输出电流Iout2。
在步骤S120中,根据在步骤S132、S134和S119中设定的第一输出电流Iout1来设定第一输出电压指令值V1*。在步骤S121中,根据在步骤S133、S135和S119中设定的第二输出电流Iout2来设定第二输出电压指令值V2*。
根据以上说明的本实施方式,起到了以下效果。
·控制装置110将负载电流IL的分担量设定为不超过第一DDC 120的额定电流Ir1、第二DDC 130的额定电流Ir2。因此,能够使第一DDC 120、第二DDC 130以适当的输出电流Iout1、Iout2动作。
(第五实施方式)
在本第五实施方式中,主要以与第三实施方式不同的结构为中心进行说明。
图26是对第五实施方式的负载电流IL的分担量进行说明的图。在本实施方式中,第一DDC 120的额定电流为120A,与之相对,第二DDC 130的额定电流为30A,额定电流不同。此外,负载电流IL的最大值比第一DDC 120、第二DDC 130各自的额定电流Ir1、Ir2大,且在第一DDC 120、第二DDC 130各自的额定电流Ir1、Ir2之和以下。在本实施方式中,负载电流IL的最大值为第一额定电流Ir1与第二额定电流Ir2之和(例如150A)。
当负载电流IL小于第一负载阈值ThL1时,控制装置110仅由第二DDC 130供给负载电流IL。另一方面,当负载电流IL在第一负载阈值ThL1以上且小于第三负载阈值ThL3时,控制装置110仅由第一DDC 120供给负载电流IL。并且,在负载电流IL为第三负载阈值ThL3以上的最大负载范围内,使第一DDC 120、第二DDC 130一起动作。
图27是对第五实施方式的第一DDC 120、第二DDC 130的分担量的设定处理进行说明的流程图。由控制装置110以规定的控制周期反复实施图27的流程图所示的处理。
在步骤S114中,若负载电流IL在第一负载阈值ThL1以上,则前进到步骤S141,将负载电流IL与表示负载电流IL的最大值附近的第三负载阈值ThL3进行比较。在步骤S141中,当判断为负载电流IL小于第三负载阈值ThL3时,前进到步骤S117。步骤S141相当于负载判断部。
另一方面,当在步骤S141中判断为负载电流IL在第三负载阈值ThL3以上时,前进到步骤S142。在步骤S142中,将第一输出电流Iout1设定为第一额定电流Ir1。在步骤S143中,将第二输出电流Iout2设定为第二额定电流Ir2。
在步骤S120中,根据设定的第一输出电流Iout1来设定第一输出电压指令值V1*。在步骤S121中,根据设定的第二输出电流Iout2来设定第二输出电压指令值V2*。
根据以上说明的本实施方式,起到了以下效果。
·控制装置110在负载电流IL的最大值附近使第一DDC 120、第二DDC 130供给各自的额定电流Ir1、Ir2。因此,由于能够使第一额定电流Ir1小于负载电流IL的最大值,所以,能够抑制第一DDC 120的输出容量增加、缩小规格。因此,能够抑制控制系统100的成本。
(第六实施方式)
在本第六实施方式中,主要以与第三实施方式不同的结构为中心进行说明。
在供给负载电流IL时,从第二DDC 130的动作停止的状态到负载电流IL的供给开始为止,需要规定的时间。因此,在第一DDC 120的分担量超过第一额定电流Ir1之后,使第二DDC 130辅助动作时,在负载电流IL增大过程中,第二DDC 130的第二输出电流Iout2的供给可能会延迟。因此,控制装置110设定上限值,以防止第一输出电流Iout1相对于负载电流IL的比例变为较高的值,当负载电流IL在上限值以上时,设定第一DDC 120、第二DDC 130各自的分担量。
图28是对第六实施方式的第一DDC 120、第二DDC 130的分担量的设定处理进行说明的流程图。由控制装置110以规定的控制周期反复实施图28的流程图所示的处理。
在步骤S114中,当判断为负载电流IL在第一负载阈值ThL1以上时,前进到步骤S151。在步骤S151中,将负载电流IL与上限阈值UL进行比较。上限阈值UL表示为小于第一额定电流Ir1的值。当负载电流IL小于上限阈值UL时,前进到步骤S117。步骤S151相当于上限判断部。
在步骤S117中,将负载电流IL设定为第一输出电流Iout1。并且,在步骤S118中,将第二输出电流Iout2设定为0。
另一方面,当判断为负载电流IL大于上限阈值UL时,前进到步骤S153。在步骤S153、S154中,设定第二DDC 130的分担量,以防止根据负载电流IL的增大而设定的第一DDC120的分担量超过第一额定电流Ir1。例如,在步骤S153中,将第一额定电流Ir1减去电流修正值Ci的值设定为第一输出电流Iout1。电流修正值Ci是根据在步骤S112中获取的负载电流IL而变化的值。在步骤S154中,将负载电流IL减去在步骤S154中设定的第一输出电流Iout1的值设定为第二输出电流Iout2。
在步骤S120中,根据设定的第一输出电流Iout1来设定第一输出电压指令值V1*。在步骤S121中,根据设定的第二输出电流Iout2来设定第二输出电压指令值V2*。
根据以上说明的本实施方式,起到了以下效果。
·控制装置110在判断为负载电流IL比表示为小于第一额定电流Ir1的值的上限阈值UL小时,仅使第一DDC 120动作,在判断为负载电流IL在上限阈值UL以上时,使第一DDC120、第二DDC 130分别动作。因此,在负载电流IL小于第一额定电流Ir1的状态下,使第一DDC 120、第二DDC 130一起动作,从而能够防止在负载电流IL急剧增大的过程中第二DDC130的第二输出电流Iout2的供给延迟。
(第六实施方式的变形例)
也可以计算第一输出电流Iout1在第一额定电流Ir1中所占的比例,并在步骤S151中该比例超过上限值时,使第一DDC 120、第二DDC 130一起动作。
(第七实施方式)
在本第七实施方式中,主要以与第三实施方式不同的结构为中心进行说明。
在本实施方式中,在步骤S119中优先使第二DDC 130动作时,根据负载电流IL,使第一DDC 120对第二DDC 130辅助动作。
图29是对图20的步骤S119中控制装置110所实施的处理进行说明的流程图。在步骤S161中,对负载电流IL和第四负载阈值ThL4进行比较。第四负载阈值ThL4是表示第二DDC20的第二额定电流Ir2的值。
在步骤S161中,当负载电流IL小于第四负载阈值ThL4时,能够仅通过第二DDC 130供给负载电流IL。因此,在步骤S162中,将负载电流IL设定为第二输出电流Iout2。在步骤S163中,将第一输出电流Iout1设定为0,以防止从第一DDC 120供给负载电流IL。
另一方面,在步骤S161中,若负载电流IL在第四负载阈值ThL4以上,则仅通过第二DDC 130无法供给负载电流IL。因此,在步骤S164中,将第二额定电流Ir2设定为第二输出电流Iout2。
在步骤S165中,将负载电流IL减去在步骤S164中设定的第二输出电流Iout2的值设定为第一输出电流Iout1。
在步骤S166中,根据在步骤S163或S165中设定的第二输出电流Iout2来设定第二输出电压指令值V2*。在步骤S167中,根据在步骤S162或S164中设定的第一输出电流Iout1来设定第一输出电压指令值V1*。
根据以上说明的本实施方式,起到了以下效果。
·即使当第一端子电压Vb1在第二电压范围RV2以外时,控制装置110也可防止第二DDC 130的第二输出电流Iout2变为第二额定电流IR2以上。因此,能够使第一DDC 120、第二DDC 130适当地动作。
(第八实施方式)
在本第八实施方式中,主要以与第三实施方式不同的结构为中心进行说明。
在本实施方式中,第一DDC 120和第二DDC 130一起构成为相移型转换器,但变压器的匝数比不同。具体而言,确定第一DDC 120、第二DDC 130的变压器的匝数比,使得当第一端子电压Vb1包含于使第一DDC 120、第二DDC 130达到高效率η1、η2的电压范围中时,能够实现适当的各输出电压Vout1、Vout2。以下,将第一DDC 120的变压器的匝数比设为N1,将第二DDC 130的变压器的匝数比设为N2。在本实施方式中,通过初级侧的线圈的匝数相对于次级侧的线圈的匝数之比来确定匝数比。并且,第一DDC 120的匝数比N1是比第二DDC 130的匝数比N2小的值。
第一DDC 120确定变压器的匝数比N1,使得当第一端子电压Vb1包含于第二电压范围RV2时,实现适当的第一输出电压Vout1。此外,第二DDC 130确定变压器的匝数比N2,使得当第一端子电压Vb1包含于第一电压范围RV1时,实现适当的第二输出电压Vout2。
在上述结构的控制系统100中,当在步骤S113中判断为第一端子电压Vb1包含于第二电压范围RV2时,设定第一DDC 120、第二DDC 130的分担量(步骤S114~S118)。此外,当在步骤S113中判断为第一端子电压Vb1不包含于第二电压范围RV2时,设定第一DDC 120、第二DDC 130的分担量,以优先使第二DDC 20动作(步骤S119)。
(第九实施方式)
在本第九实施方式中,主要以与第三实施方式不同的结构为中心进行说明。
第一DDC 120的效率η1、第二DDC 130的效率η2也根据各输出电压Vout1、Vout2而变化。图30是对输出电压Vout与效率η的关系进行说明的图。图30是将横轴设为各输出电压Vout1、Vout2、将纵轴设为效率η时的图表。在横轴上,将各输出电压Vout1、Vout2划分为第四电压范围RV4、第五电压范围RV5和第六电压范围RV6。包含于第四电压范围RV4的电压值小于第三边界值,包含于第五电压范围RV5的电压值大于第三边界值。此外,包含于第五电压范围RV5的电压值小于第四边界值,包含于第六电压范围RV6的电压值大于第四边界值。第三边界值是小于第四边界值的值。第四电压范围RV4的最小值是第一DDC 120、第二DDC130的各输出电压Vout1、Vout2的下限值,第六电压范围RV6的最大值是第一DDC 120、第二DDC 130的各输出电压Vout1、Vout2的上限值。
第一DDC 120的第一效率η1是在第五电压范围RV5中高于第二DDC 130的第二效率η2的值。在图30中,在第五电压范围RV5中,第一效率η1是高于第三效率阈值Thη3的值,与之相对,第二效率η2是低于第三效率阈值Thη3的值。另一方面,在第四电压范围RV4、第六电压范围RV6中,第一效率η1是低于第二效率η2的值。
此外,在各输出电压Vout1、Vout2从第五电压范围RV5朝第四电压范围RV4或第六电压范围RV6变化时,相对于各输出电压Vout1、Vout2的变化的第二效率η2的变化比第一效率η1的变化小。在各电压范围RV4~RV6中,第一DDC 120的第一效率η1在第三效率阈值Thη3以上的值至第四效率阈值Thη4以下的值内变动。另一方面,在各电压范围RV4~RV6中,第二效率η2在第四效率阈值Thη4以上且小于第三效率阈值Thη3的值内变动。第四效率阈值Thη4是比第三效率阈值Thη3小的值。
图31是对第九实施方式的第一DDC 120、第二DDC 130的分担量的设定处理进行说明的流程图。由控制装置110以规定的控制周期反复实施图31的流程图所示的处理。
在步骤S171中,获取向第一DDC 120请求的第一输出电压Vout1。例如,根据当前的第一输出电压指令值V1*来推定第一DDC 120的第一输出电压Vout1。另外,当第二输出电压Vout2和第一输出电压Vout1为相同值时,也可以在步骤S71中获取第二输出电压Vout2。
在步骤S172中,对在步骤S171中获取的第一输出电压Vout1是否包含于第五电压范围RV5进行判断。当在步骤S73中判断为第一输出电压Vout1包含于第五电压范围RV5时,前进到步骤S114。然后,根据负载电流IL来设定第一DDC 120的分担量和第二DDC 130的分担量(步骤S115~S118)。
当在步骤S172中判断为第一输出电压Vout1包含于第五电压范围RV5时,前进到步骤S119。在步骤S119中,设定分担量,从而通过第二DDC 130供给负载电流IL。
根据以上说明的本实施方式,起到了以下效果。
·控制装置100在第一输出电压Vout1变动时,考虑第一DDC 120的效率η1、第二DDC 130的效率η2设定对负载电流IL的分担量(Iout1、Iout2)。因此,能够在不牺牲控制系统100整体效率的情况下应对输出电压Vout的变动。
(第三~第九实施方式的各种变形例)
·当第一DDC 120的额定电流Ir1、第二DDC 130的额定电流Ir2不同时,也可以基于根据第一额定电流Ir1确定的额定电流范围来设定第一DDC 120、第二DDC 130的分担量。在这种情况下,以第一端子电压Vb1包含于第二电压范围RV2且负载电流IL包含于额定电流范围为条件,将第一DDC 120的分担量设为大于第二DDC 130的分担量。另一方面,在第一端子电压Vb1不包含于第二电压范围RV2的情况或负载电流IL不包含于额定电流范围的情况中的任一种情况成立的情况下,将第二DDC 130的分担量设为大于第一DDC 120的分担量。
·也可以由反激式转换器构成第一DDC 120,由相移式转换器构成第二DDC 130。在这种情况下,第一DDC 120在第二电压范围RV2中也具有比第二DDC 130高的效率。
·蓄电装置只要是供给直流电压的装置即可,并不限定于蓄电池。例如,也可以使用电容器作为蓄电装置。
·第一DDC 120、第二DDC 130也可以装设于车辆以外的装置。
·电流传感器也可以直接检测辅助配线SL中流动的负载电流IL。
·控制系统100也可以不包括第二蓄电池155。
虽然根据实施例对本发明进行了记述,但应当理解为本发明并不限定于上述实施例、结构。本发明也包含各种各样的变形例和等同范围内的变形。除此之外,各种各样的组合、方式,进一步包含有仅一个要素、一个以上、一个以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。

Claims (18)

1.一种电力转换系统的控制装置,其特征在于,
适用于电力转换系统,所述电力转换系统包括与共用的供电对象并联连接的第一电力转换装置和第二电力转换装置,
所述第二电力转换装置在第一负载区域中电力转换效率最大,
所述第一电力转换装置在比所述第一负载区域大的第二负载区域中电力转换效率最大,
所述电力转换系统的控制装置包括:
负载输出获取部,所述负载输出获取部获取负载输出,所述负载输出是应供给至所述供电对象的电流或电力中的任一个;
负载判断部,所述负载判断部对所述负载输出包含于所述第一负载区域、所述第二负载区域和比所述第二负载区域大的第三负载区域中的哪一个进行判断;
动作控制部,所述动作控制部在判断为所述负载输出包含于所述第一负载区域时,仅使所述第二电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第二负载区域时,仅使所述第一电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第三负载区域时,使所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置一起动作;
第一电压获取部,所述第一电压获取部获取所述第一电力转换装置的输出电压作为第一输出电压;
第二电压获取部,所述第二电压获取部获取所述第二电力转换装置的输出电压作为第二输出电压;
第一目标电流计算部,所述第一目标电流计算部计算所述第一电力转换装置的输出电流的目标值即第一目标电流值,以作为用于将所述第一输出电压反馈控制为第一电压指令值的操作量;
第二目标电流计算部,所述第二目标电流计算部计算所述第二电力转换装置的输出电流的目标值即第二目标电流值,以作为用于将所述第二输出电压反馈控制为第二电压指令值的操作量;以及
停止控制部,所述停止控制部在所述第一目标电流值为第一规定值以下时,使所述第一电力转换装置的动作停止,在所述第二目标电流值为第二规定值以下时,使所述第二电力转换装置的动作停止,
所述第一目标电流计算部通过包括基于所述第一电压指令值与所述第一输出电压的偏差的比例控制和积分控制中的至少一方的反馈控制来计算所述第一目标电流值,
所述第二目标电流计算部通过包括基于所述第二电压指令值与所述第二输出电压的偏差的比例控制和积分控制中的至少一方的反馈控制来计算所述第二目标电流值,
所述动作控制部在判断为所述负载输出包含于所述第一负载区域时,将所述第一电压指令值设定为比所述第二电压指令值低的值,从而仅使所述第二电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第二负载区域时,将所述第二电压指令值设定为比所述第一电压指令值低的值,从而仅使所述第一电力转换装置动作。
2.如权利要求1所述的电力转换系统的控制装置,其特征在于,
所述动作控制部在判断为所述负载输出包含于所述第三负载区域时,使所述第二电力转换装置动作,以使所述第二电力转换装置的输出电压变为第二电压指令值,且使所述第一电力转换装置动作,以使所述第一电力转换装置的输出电流变为所述第一电力转换装置的输出额定值。
3.如权利要求2所述的电力转换系统的控制装置,其特征在于,包括:
第一电压获取部,所述第一电压获取部获取所述第一电力转换装置的输出电压作为第一输出电压;
第二电压获取部,所述第二电压获取部获取所述第二电力转换装置的输出电压作为第二输出电压;
第一目标电流计算部,所述第一目标电流计算部计算所述第一电力转换装置的输出电流的目标值即第一目标电流值,以作为用于将所述第一输出电压反馈控制为第一电压指令值的操作量;
第二目标电流计算部,所述第二目标电流计算部计算所述第二电力转换装置的输出电流的目标值即第二目标电流值,以作为用于将所述第二输出电压反馈控制为所述第二电压指令值的操作量;以及
电流值改变部,在所述第二目标电流值超过所述第二电力转换装置的输出额定值时,所述电流值改变部将所述第二电力转换装置的所述操作量设为所述第二电力转换装置的输出额定值,
在判断为所述负载输出包含于所述第三负载区域时,所述动作控制部将所述第二电压指令值设为大于所述第一电压指令值,从而使所述第二电力转换装置动作,使得所述第二电力转换装置的输出电流变为所述第二电力转换装置的输出额定值。
4.如权利要求1所述的电力转换系统的控制装置,其特征在于,
所述负载输出是负载电流,
在所述负载输出为比所述第二负载区域高的值、且所述负载输出为所述第二电力转换装置的额定电流的两倍的值以下时,所述动作控制部使所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置动作,以均等地输出输出电流。
5.一种电力转换系统的控制装置,其特征在于,
适用于电力转换系统,所述电力转换系统包括与共用的供电对象并联连接的第一电力转换装置和第二电力转换装置,
所述第二电力转换装置在第一负载区域中电力转换效率最大,
所述第一电力转换装置在比所述第一负载区域大的第二负载区域中电力转换效率最大,
所述电力转换系统的控制装置包括:
负载输出获取部,所述负载输出获取部获取负载输出,所述负载输出是应供给至所述供电对象的电流或电力中的任一个;
负载判断部,所述负载判断部对所述负载输出包含于所述第一负载区域、所述第二负载区域和比所述第二负载区域大的第三负载区域中的哪一个进行判断;以及
动作控制部,所述动作控制部在判断为所述负载输出包含于所述第一负载区域时,仅使所述第二电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第二负载区域时,仅使所述第一电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第三负载区域时,使所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置一起动作,
所述动作控制部在判断为所述负载输出包含于所述第三负载区域时,使所述第二电力转换装置动作,以使所述第二电力转换装置的输出电压变为第二电压指令值,且使所述第一电力转换装置动作,以使所述第一电力转换装置的输出电流变为所述第一电力转换装置的输出额定值,
所述电力转换系统的控制装置还包括:
第一电压获取部,所述第一电压获取部获取所述第一电力转换装置的输出电压作为第一输出电压;
第二电压获取部,所述第二电压获取部获取所述第二电力转换装置的输出电压作为第二输出电压;
第一目标电流计算部,所述第一目标电流计算部计算所述第一电力转换装置的输出电流的目标值即第一目标电流值,以作为用于将所述第一输出电压反馈控制为第一电压指令值的操作量;
第二目标电流计算部,所述第二目标电流计算部计算所述第二电力转换装置的输出电流的目标值即第二目标电流值,以作为用于将所述第二输出电压反馈控制为第二电压指令值的操作量;以及
电流值改变部,在所述第二目标电流值超过所述第二电力转换装置的输出额定值时,所述电流值改变部将所述第二电力转换装置的所述操作量设为所述第二电力转换装置的输出额定值,
所述动作控制部在判断为所述负载输出包含于所述第三负载区域时,通过使所述第二电压指令值大于所述第一电压指令值,从而使所述第二电力转换装置动作,以使所述第二电力转换装置的输出电流变为所述第二电力转换装置的输出额定值。
6.如权利要求5所述的电力转换系统的控制装置,其特征在于,
所述负载输出是负载电流,
在所述负载输出为比所述第二负载区域高的值、且所述负载输出为所述第二电力转换装置的额定电流的两倍的值以下时,所述动作控制部使所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置动作,以均等地输出输出电流。
7.一种电力转换系统的控制装置,其特征在于,
适用于电力转换系统,所述电力转换系统包括与共用的供电对象并联连接的第一电力转换装置和第二电力转换装置,
所述第二电力转换装置在第一负载区域中电力转换效率最大,
所述第一电力转换装置在比所述第一负载区域大的第二负载区域中电力转换效率最大,
所述电力转换系统的控制装置包括:
负载输出获取部,所述负载输出获取部获取负载输出,所述负载输出是应供给至所述供电对象的电流或电力中的任一个;
负载判断部,所述负载判断部对所述负载输出包含于所述第一负载区域、所述第二负载区域和比所述第二负载区域大的第三负载区域中的哪一个进行判断;以及
动作控制部,所述动作控制部在判断为所述负载输出包含于所述第一负载区域时,仅使所述第二电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第二负载区域时,仅使所述第一电力转换装置动作,在判断为所述负载输出包含于所述第三负载区域时,使所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置一起动作,
所述负载输出是负载电流,
在所述负载输出为比所述第二负载区域高的值、且所述负载输出为所述第二电力转换装置的额定电流的两倍的值以下时,所述动作控制部使所述第一电力转换装置和所述第二电力转换装置动作,以均等地输出输出电流。
8.如权利要求1至7中任一项所述的控制装置,其特征在于,
在所述负载输出为所述第二电力转换装置的输出额定值以下的值时,所述负载判断部判断为所述负载输出包含于所述第一负载区域。
9.如权利要求1至7中任一项所述的控制装置,其特征在于,
所述第一电力转换装置的输出额定值设定为大于所述第二电力转换装置的输出额定值,
在所述负载输出为所述第二电力转换装置的输出额定值以上且所述第一电力转换装置的输出额定值以下的值时,所述负载判断部判断为所述负载输出包含于所述第二负载区域。
10.一种控制装置,其特征在于,
适用于电力转换系统,所述电力转换系统包括将来自蓄电装置的输入电压降压的第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器,并从所述第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器向共用的供电对象供给输出电压,
所述控制装置包括:
电压获取部,所述电压获取部获取所述输入电压或所述输出电压作为电压参数;
电流获取部,所述电流获取部获取供给至所述供电对象的负载电流;
分担设定部,所述分担设定部基于所述电压参数和所述负载电流,设定所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器的对所述负载电流的分担量;以及
动作控制部,所述动作控制部基于所述分担量对所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器的动作进行控制,
在规定的所述电压参数的范围即第一范围中,所述第一DC/DC转换器的效率比所述第二DC/DC转换器的效率高,在与所述第一范围不同的第二范围中,所述第二DC/DC转换器的效率比所述第一DC/DC转换器的效率高,
所述分担设定部在所述电压参数包含于所述第一范围时,将所述第一DC/DC转换器的所述分担量设定为大于所述第二DC/DC转换器的所述分担量,在所述电压参数包含于所述第二范围时,将所述第二DC/DC转换器的所述分担量设定为大于所述第一DC/DC转换器的所述分担量,
所述第一DC/DC转换器在输出比规定的负载阈值小的所述负载电流时,效率比所述第二DC/DC转换器的效率低,
在所述电压参数包含于所述第一范围且所述负载电流小于所述负载阈值时,所述分担设定部不使所述第一DC/DC转换器动作。
11.如权利要求10所述的控制装置,其特征在于,
所述控制装置包括上限判断部,所述上限判断部对所述负载电流是否为小于上限值的值进行判断,所述上限值比所述第一DC/DC转换器的额定电流小,
所述分担设定部在由所述上限判断部判断为所述负载电流小于所述上限值时,不使所述第二DC/DC转换器动作,在判断为所述负载电流为所述上限值以上时,设定所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器各自的所述分担量,并使所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器动作。
12.如权利要求10所述的控制装置,其特征在于,
在所述电压参数从所述第二范围朝所述第一范围变化时,所述第二DC/DC转换器的效率的变化小于所述第一DC/DC转换器的效率的变化。
13.一种控制装置,其特征在于,
适用于电力转换系统,所述电力转换系统包括将来自蓄电装置的输入电压降压的第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器,并从所述第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器向共用的供电对象供给输出电压,
所述控制装置包括:
电压获取部,所述电压获取部获取所述输入电压或所述输出电压作为电压参数;
电流获取部,所述电流获取部获取供给至所述供电对象的负载电流;
分担设定部,所述分担设定部基于所述电压参数和所述负载电流,设定所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器的对所述负载电流的分担量;
动作控制部,所述动作控制部基于所述分担量对所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器的动作进行控制;以及
上限判断部,所述上限判断部对所述负载电流是否为小于上限值的值进行判断,所述上限值比所述第一DC/DC转换器的额定电流小,
在规定的所述电压参数的范围即第一范围中,所述第一DC/DC转换器的效率比所述第二DC/DC转换器的效率高,在与所述第一范围不同的第二范围中,所述第二DC/DC转换器的效率比所述第一DC/DC转换器的效率高,
所述分担设定部在所述电压参数包含于所述第一范围时,将所述第一DC/DC转换器的所述分担量设定为大于所述第二DC/DC转换器的所述分担量,在所述电压参数包含于所述第二范围时,将所述第二DC/DC转换器的所述分担量设定为大于所述第一DC/DC转换器的所述分担量,
所述分担设定部在由所述上限判断部判断为所述负载电流小于所述上限值时,不使所述第二DC/DC转换器动作,在判断为所述负载电流为所述上限值以上时,设定所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器各自的所述分担量,并使所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器动作。
14.如权利要求13所述的控制装置,其特征在于,
在所述电压参数从所述第二范围朝所述第一范围变化时,所述第二DC/DC转换器的效率的变化小于所述第一DC/DC转换器的效率的变化。
15.如权利要求10至14中任一项所述的控制装置,其特征在于,
在所述电压参数包含于所述第二范围时,所述分担设定部不使所述第一DC/DC转换器动作。
16.如权利要求10或14所述的控制装置,其特征在于,
所述分担设定部以不超过各自的额定电流的方式设定所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器的所述分担量。
17.如权利要求15所述的控制装置,其特征在于,
所述分担设定部以不超过各自的额定电流的方式设定所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器的所述分担量。
18.一种控制系统,其特征在于,包括:
权利要求10至17中任一项所述的所述控制装置;以及
所述电力转换系统。
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