CN111917277B - 供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种供电装置，其包括：第一检测部，其对由设置于高压系统与辅助设备系统之间的第一DC‑DC变压器输出的第一输出电流进行检测；第二检测部，其对由设置于所述高压系统与所述辅助设备系统之间的第二DC‑DC变压器输出的第二输出电流进行检测；第三检测部，其对由与所述辅助设备系统连接的辅助电池输出的第三输出电流进行检测；以及控制部，其基于由所述第一检测部、所述第二检测部及所述第三检测部检测出的输出电流的检测结果，控制所述第二DC‑DC变压器的输出。

Description

供电装置
技术领域
本发明涉及一种供电装置。
背景技术
日本特开2013-090517号公报中公开了一种技术，其为了通过多个并联连接的DC-DC变压器向规定的电力供给对象供给电力，而将DC-DC变压器的输出电压控制为目标电压。
在将多个DC-DC变压器并联连接且将它们各自的输出电压控制为目标电压的情况下，如图7所示，成为使得由输出电压较高的第一DC-DC变压器优先输出电流的控制。然后，在第一DC-DC变压器的输出达到最大值后辅助设备系统的负载仍然继续增加的情况下，进行下述控制：以检测到辅助设备系统的电压低于目标值为契机，使针对第二DC-DC变压器的电压指示值增加而使辅助设备系统的电压恢复。
这样一来，在将多个DC-DC变压器并联连接且将它们各自的输出电压控制为目标电压的情况下，有时会在图7中以“电压降低”表述的区域中发生辅助设备系统的电压暂时降低的情况，与此相伴地，有时会发生作为辅助设备系统的负载的灯具的亮度暂时降低、雨刮器的擦拭速度暂时下降等问题。
发明内容
本发明提供一种能够抑制辅助设备系统的电压变动的供电装置。
本发明的第一方式为一种供电装置，其包括：第一检测部，其对由设置于高压系统与辅助设备系统之间的第一DC-DC变压器输出的第一输出电流进行检测；第二检测部，其对由设置于所述高压系统与所述辅助设备系统之间的第二DC-DC变压器输出的第二输出电流进行检测；第三检测部，其对由与所述辅助设备系统连接的辅助电池输出的第三输出电流进行检测；以及控制部，其基于由所述第一检测部、所述第二检测部及所述第三检测部检测出的输出电流的检测结果而控制所述第二DC-DC变压器的输出。
在本发明的第一方式中，基于由第一DC-DC变压器输出的第一输出电流的检测结果、由第二DC-DC变压器输出的第二输出电流的检测结果、以及由辅助电池输出的第三输出电流的检测结果，控制第二DC-DC变压器的输出。由此，本发明的第一方式能够在伴随辅助设备系统的负载变动而辅助设备系统的电压发生变动之前的阶段，就基于输出电流的检测结果而控制第二DC-DC变压器的输出。因此，本发明的第一方式能够抑制辅助设备系统的电压发生变动的情况。
本发明的第二方式为，在第一方式中，也可以是所述控制部以在所述第一DC-DC变压器的输出达到最大值之前的阶段就从所述第二DC-DC变压器输出电流的方式，控制所述第二DC-DC变压器的输出。
由此，本发明的第二方式与在第一DC-DC变压器的输出达到最大值后才使第二DC-DC变压器输出电流的情况相比，能够避免在第一DC-DC变压器的输出达到最大值后辅助设备系统的负载变动导致的辅助设备系统的电压发生变动的情况。
本发明的第三方式为，在第一方式或第二方式中，也可以是所述控制部以使得所述第二输出电流的大小与作为所述第一输出电流、所述第二输出电流及所述第三输出电流之和的负载电流值成正比的方式，控制所述第二DC-DC变压器的输出。
在本发明的第三方式中，在整个负载区域中都由第一DC-DC变压器及第二DC-DC变压器按一定的比例输出电流。由此，本发明的第三方式能够使第一DC-DC变压器及第二DC-DC变压器相同程度地动作，例如能够减小第一DC-DC变压器的发热量与第二DC-DC变压器的发热量之差。
本发明的第四方式为，在第一方式或第二方式中，也可以是所述控制部以使得所述第二输出电流的大小与从作为所述第一输出电流、所述第二输出电流及所述第三输出电流之和的负载电流值中减去规定值而得到的值成正比的方式，控制所述第二DC-DC变压器的输出。
在本发明的第四方式中，在负载电流值为规定值以下的第一负载区域中仅由第一DC-DC变压器输出电流，在负载电流值超过规定值的第二负载区域中则由第一DC-DC变压器及第二DC-DC变压器输出电流。由此，本发明的第四方式能够在例如第一DC-DC变压器比第二DC-DC变压器效率更高的情况下，在抑制辅助设备系统的电压变动的同时优先使第一DC-DC变压器动作。
本发明的第五方式为，在第一方式至第四方式中的任意一个方式中，也可以是所述第一DC-DC变压器基于由所述控制部输入的所述第一DC-DC变压器的输出电压的目标值、以及所述第一DC-DC变压器的输出电压的检测结果，控制所述第一DC-DC变压器的输出。
在本发明的第五方式中，基于DC-DC变压器的输出电压控制DC-DC变压器的输出的构成是作为现有的DC-DC变压器而常用的一般性构成。因此，能够通过将现有的DC-DC变压器作为第一DC-DC变压器使用、并且追加第二DC-DC变压器和第一检测部等，从而构成本发明所涉及的供电装置。因此，本发明的第五方式能够通过利用现有的DC-DC变压器而低成本地构成供电装置。
根据上述方式，本发明的供电装置能够抑制辅助设备系统的电压发生变动的情况。
附图说明
基于以下附图详细说明例示的实施例，其中：
图1是例示的实施方式所涉及的供电装置的概略构成图。
图2是示出第一例示的实施方式中的控制流的框图。
图3是示出第一例示的实施方式中的各DDC的输出电流的关系的线图。
图4是示出第二例示的实施方式中的控制流的框图。
图5是示出第二例示的实施方式中的各DDC的输出电流的关系的线图。
图6是示出供电装置的另一种构成的概略构成图。
图7是示出现有技术中的各DDC的输出电流的关系的线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的例示的实施方式的一个例子进行详细说明。
[第一例示的实施方式]
图1所示的供电装置10搭载于车辆中，该车辆分别搭载有作为使车辆行驶的电动机进行动作、以及作为发电机进行动作的未图示的电动发电机(以下称作“MG”)；高压电池12；以及与高压电池12相比电压较低的辅助电池14。此外，车辆可以是HV(HybridVehicle)，也可以是EV(Electric Vehicle)。
高压电池12与未图示的功率控制单元(以下称作“PCU”)连接，PCU与MG连接。PCU包含能够将交流电力变换为直流电力、以及将直流电力变换为交流电力的变换器。在MG作为电动机进行动作的情况下，由高压电池12经由PCU向MG供给电力，在MG作为发电机进行动作的情况下，通过由MG发电产生的电力经由PCU向高压电池12供给而对高压电池12充电。
供电装置10包含第一DC-DC变压器(以下，将DC-DC变压器称作“DDC”)16、第二DDC18以及控制部38。第一DDC 16及第二DDC18的高压侧并联连接，经由电气配线20和电气配线22与高压电池12连接。高压电池12以及电气配线20和电气配线22形成车辆的高压系统24。
另外，第一DDC 16及第二DDC 18的低压侧并联连接，经由电气配线26分别与辅助电池14及辅助设备系统负载28连接。辅助设备系统负载28的一个例子是向高压电池12送风以进行冷却的风扇、向PCU的变换器供给冷却水的水泵、灯具等照明设备、包含雨刮器电动机在内的各种致动器等。辅助电池14、辅助设备系统负载28及电气配线26形成车辆的辅助设备系统30。
此外，在本例示的实施方式中，第一DDC 16是从车辆设计之初就设有的DDC，第二DDC 18是为了补偿第一DDC 16的输出而追加设置的DDC。在第一DDC 16的低压侧追加设置有对第一DDC 16的输出电流进行检测的第一电流传感器32。第一电流传感器32和第二DDC18通过信号线连接。另一方面，在第二DDC 18中内置有对第二DDC 18的低压侧的输出电流进行检测的第二电流传感器34。另外，在辅助电池14与电气配线26之间，设置有对辅助电池14的输出电流进行检测的第三电流传感器36。
此外，第一电流传感器32是第一检测部的一个例子，第二电流传感器34是第二检测部的一个例子，第三电流传感器36是第三检测部的一个例子。另外，虽然省略图示，但在第一DDC 16中内置有对第一DDC16的低压侧的输出电压进行检测的电压传感器，在第二DDC18中内置有对第二DDC 18的低压侧的输出电压进行检测的电压传感器。
另外，控制部38包含CPU(Central Processing Unit)40、ROM(Read Only Memory)及RAM(Random Access Memory)等存储器42、HDD(Hard Disk Drive)及(Solid StateDrive)等非易失性的存储部44、以及通信I/F(Inter Face)46。CPU 40、存储器42、存储部44及通信I/F 46经由内部总线48彼此连接。
控制部38经由信号线分别与第一DDC 16、第二DDC 18以及第三电流传感器36连接。在本例示的实施方式中，控制部38从第二DDC 18接收接收由第一电流传感器32检测出的第一DDC 16的输出电流的检测结果以及由第二电流传感器34检测出的第二DDC 18的输出电流的检测结果，从第三电流传感器36直接接收由第三电流传感器36检测出的辅助电池14的输出电流的检测结果。
接下来，说明本第一例示的实施方式的作用。控制部38基于辅助电池14的温度和来自搭载于同一车辆中的其他ECU(Electronic Control Unit)的请求等，确定第一DDC 16的目标电压值，将确定的目标电压值向第一DDC 16发送。第一DDC 16基于由内置于第一DDC16中的电压传感器检测出的、第一DDC 16的输出电压的检测结果相对于从控制部38接收到的目标电压值之差，通过控制内置于第一DDC 16中的开关元件的接通/断开的占空比而控制第一DDC 16的输出电压。
另一方面，控制部38对第二DDC 18进行以下控制。即，如图2所示，控制部38从第二DDC 18获取由第一电流传感器32检测出的第一DDC 16的输出电流值以及由第二电流传感器34检测出的第二DDC18的输出电流值，并且从第三电流传感器36获取由第三电流传感器36检测出的辅助电池14的输出电流值。
然后，如图2中作为加法运算部50所示，控制部38计算第一DDC16的输出电流值、第二DDC 18的输出电流值以及辅助电池14的输出电流值之和作为负载电流值。
接着，如图2中作为乘法运算部52所示，控制部38对负载电流值乘以规定的系数α。此外，系数α是大于0而小于1的值，作为一个例子，可以使用将第二DDC 18的最大电流值除以第一DDC 16的最大电流值与第二DDC 18的最大电流值之和而得到的值。
然后，如图2所示，控制部38将负载电流值乘以系数α而得到的值作为第二DDC 18的目标电流值向第二DDC 18发送。
如图2中作为减法运算部60所示，第二DDC 18计算由第二电流传感器34检测出的第二DDC 18的输出电流值、与从控制部38接收到的第二DDC 18的目标电流值之差作为电流值偏差。然后，如图2中作为DUTY变换部62所示，第二DDC 18将电流值偏差变换为占空比(第一占空比)。
接着，如在图2中作为减法所示部64所示，第二DDC 18计算第一占空比、与从图2所示的PID运算部66经由保护功能部68输出的第二占空比之间的偏差。另外，如作为PID运算部66所示，第二DDC 18通过基于占空比的偏差进行PID控制(Proportional IntegralDifferential Controller)而计算占空比的操作量(第二占空比)。
另外，第二DDC 18还在第二DDC 18的输出电压值超过电压上限值的情况下以及第二DDC 18的输出电流值超过电流上限值的情况下，进行限制占空比的保护功能处理(保护功能部68)。然后，第二DDC 18基于经过保护功能处理而得到的占空比，通过控制内置于第二DDC 18的开关元件的接通/断开的占空比而控制第二DDC 18的输出电流。由此，能够以使得第一占空比与第二占空比的偏差为0的方式，进行输出电流的反馈控制。
将通过上述控制而得到的第一DDC 16的输出电流和第二DDC 18的输出电流的关系在图3中示出。如图3所示，在第一例示的实施方式中，以使得第二DDC 18的输出电流与作为第一DDC 16的输出电流值、第二DDC 18的输出电流值及辅助电池14的输出电流值之和的负载电流值成正比的方式，控制第二DDC 18的输出。
在第一例示的实施方式所涉及的供电装置10中，由第一电流传感器32检测从设置于高压系统24与辅助设备系统30之间的第一DDC 16输出的输出电流，由第二电流传感器34检测从设置于高压系统24与辅助设备系统30之间的第二DDC 18输出的输出电流。另外，由第三电流传感器36检测从与辅助设备系统30连接的辅助电池14输出的输出电流，控制部38基于由第一电流传感器32、第二电流传感器34及第三电流传感器36检测出的输出电流的检测结果而控制第二DDC 18的输出。由此，由于能够在伴随辅助设备系统负载28的变动而辅助设备系统30的电压发生变动之前的阶段就基于输出电流的检测结果控制第二DDC18的输出，因此能够抑制辅助设备系统30的电压发生变动的情况。
另外，在第一例示的实施方式中，控制部38以使得在第一DDC 16的输出达到最大值之前的阶段就从第二DDC 18输出电流的方式，控制第二DDC 18的输出。由此，能够避免在第一DDC 16的输出达到最大值后辅助设备系统的负载变动导致的辅助设备系统30的电压发生变动的情况。
另外，在第一例示的实施方式中，控制部38以使得第二DDC 18的输出电流的大小与作为第一DDC 16的输出电流、第二DDC 18的输出电流以及辅助电池14的输出电流之和的负载电流值成正比的方式，控制第二DDC 18的输出。由此，由于在整个负载区域中都从第一DDC16及第二DDC 18按一定的比例输出电流，从而能够使第一DDC 16及第二DDC 18相同程度地动作，因此，能够减小第一DDC 16的发热量和第二DDC 18的发热量之差。
[第二例示的实施方式]
接下来，对本发明的第二例示的实施方式进行说明。此外，由于第二例示的实施方式的构成与第一例示的实施方式相同，因此对各部分标注相同的标号而省略对构成的说明。
在第二例示的实施方式中，控制部38对第二DDC 18进行以下控制。即，如图4所示，控制部38从第二DDC 18获取由第一电流传感器32检测出的第一DDC 16的输出电流值以及由第二电流传感器34检测出的第二DDC 18的输出电流值，并且从第三电流传感器36获取由第三电流传感器36检测出的辅助电池14的输出电流值。
然后，如图4中作为加法运算部50所示，控制部38计算第一DDC16的输出电流值、第二DDC 18的输出电流值以及辅助电池14的输出电流值之和作为负载电流值。
接着，如图4中作为减法运算部54所示，控制部38从负载电流值减去阈值电流Ath，如图4中作为乘法运算部56所示，控制部38对从负载电流值中减去阈值电流Ath而得到的电流值乘以规定的系数β。此外，系数β是大于0而小于1的值，作为一个例子，可以使用将第二DDC 18的最大电流值除以第一DDC 16的最大电流值与第二DDC 18的最大电流值之和而得到的值。另外，阈值电流Ath是与第一DDC 16的最大电流值相比较小的值。
然后，如图4中作为切换部58所示，控制部38在负载电流值为阈值电流Ath以下的情况下，作为第二DDC 18的目标电流值而向第二DDC 18发送0，在负载电流值超过阈值电流Ath的情况下，向第二DDC18发送从负载电流值减去阈值电流Ath而得到的电流值乘以规定的系数β后得到的值，作为第二DDC 18的目标电流值。此外，第二DDC 18的动作由于与第一例示的实施方式相同而省略说明。
将通过上述控制而得到的第一DDC 16的输出电流和第二DDC 18的输出电流的关系在图5中示出。如图5所示，在第二例示的实施方式中，在负载电流值为阈值电流Ath以下的负载区域中，第二DDC 18的输出电流成为0，在负载电流值超过阈值电流Ath的负载区域中，以使得第二DDC 18的输出电流与从负载电流值减去阈值电流Ath得到的值成正比的方式，控制第二DDC 18的输出。
由此，在负载电流值为阈值电流Ath以下的第一负载区域中仅由第一DDC 16输出电流，在负载电流值超过阈值电流Ath的第二负载区域中，由第一DDC 16及第二DDC 18输出电流。因此，在例如第一DDC16比第二DDC 18更高效等情况下，能够在抑制辅助设备系统30的电压变动的同时，优先使第一DDC 16动作。
即，第一DDC 16是从车辆设计之初就设有的DDC，通常采用水冷作为冷却方式。另一方面，第二DDC 18由于是追加设置的DDC，因而通常采用空冷作为冷却方式，另外，有时还采用并不是针对各台车辆专门设计的通用DDC，因此在这些情况下，第二DDC 18与第一DDC16相比效率较低。对此，在第二例示的实施方式中，由于在负载电流值为阈值电流Ath以下的低负载区域中，使效率较低的第二DDC 18的输出为0，因此能够提高供电装置10在低负载区域的效率。
另外，在第二例示的实施方式中，在负载电流值超过阈值电流Ath的高负载区域中，控制部38以在第一DDC 16的输出达到最大值之前的阶段就从第二DDC 18输出电流的方式，控制第二DDC 18的输出。由此，能够避免在第一DDC 16的输出达到最大值后辅助设备系统的负载变动导致的辅助设备系统30的电压发生变动的情况。
此外，上文中对于如图3及图5所示的、第二DDC 18的最大输出电流小于第一DDC16的最大输出电流的情况进行了说明，但本发明不限于此。例如，第二DDC 18的最大输出电流可以与第一DDC 16的最大输出电流相同，也可以是第二DDC 18的最大输出电流大于第一DDC16的最大输出电流。
另外，上文中说明了第一电流传感器32追加设置于第一DDC 16的低压侧，由第一电流传感器32检测出的第一DDC 16的低压侧的输出电流的检测结果经由第二DDC 18向控制部38输出的方式。但并不限于此，例如也可以如图6所示，配置为第一电流传感器32内置于第一DDC16，由第一电流传感器32检测出的第一DDC 16的输出电流的检测结果经由第一DDC 16向控制部38输出。另外，也可以配置为，由第一电流传感器32及第二电流传感器34检测出的输出电流的检测结果与第三电流传感器36同样地由第一电流传感器32及第二电流传感器34直接向控制部38输出。
另外，上文中说明了对第二DDC 18控制输出电流而对第一DDC 16控制输出电压的方式，但并不限于此，也可以对第一DDC 16也控制输出电流。

Claims (7)

1.一种供电装置，其包括：
第一检测部，其对由设置于高压系统与辅助设备系统之间的第一DC-DC变压器向所述辅助设备系统输出的第一输出电流进行检测；
第二检测部，其对由设置于所述高压系统与所述辅助设备系统之间的第二DC-DC变压器向所述辅助设备系统输出的第二输出电流进行检测；
第三检测部，其对由与所述辅助设备系统连接的辅助电池输出的第三输出电流进行检测；以及
控制部，其基于由所述第一检测部、所述第二检测部及所述第三检测部检测出的输出电流的检测结果而控制所述第二DC-DC变压器的输出，
所述第一检测部和所述第二DC-DC变压器通过信号线连接，
所述控制部经由所述信号线从所述第二DC-DC变压器接收由所述第一检测部检测出的输出电流的检测结果。
2.根据权利要求1所述的供电装置，其中，
所述控制部以在所述第一DC-DC变压器的输出达到最大值之前的阶段就从所述第二DC-DC变压器输出电流的方式，控制所述第二DC-DC变压器的输出。
3.根据权利要求1或2所述的供电装置，其中，
所述控制部以使得所述第二输出电流的大小与作为所述第一输出电流、所述第二输出电流及所述第三输出电流之和的负载电流值成正比的方式，控制所述第二DC-DC变压器的输出。
4.根据权利要求1或2所述的供电装置，其中，
所述控制部以使得所述第二输出电流的大小与从作为所述第一输出电流、所述第二输出电流及所述第三输出电流之和的负载电流值中减去规定值而得到的值成正比的方式，控制所述第二DC-DC变压器的输出。
5.根据权利要求1或2所述的供电装置，其中，
所述第一DC-DC变压器基于由所述控制部输入的所述第一DC-DC变压器的输出电压的目标值、以及所述第一DC-DC变压器的输出电压的检测结果，控制所述第一DC-DC变压器的输出。
6.根据权利要求1所述的供电装置，其中，
所述第一DC-DC变压器预先设置于车辆，
所述第二DC-DC变压器是为了补偿所述第一DC-DC变压器的输出而追加设置的，
所述第一检测部追加设置于所述第一DC-DC变压器，
所述第二DC-DC变压器内置有所述第二检测部。
7.根据权利要求1所述的供电装置，其中，
所述控制部还经由所述信号线从所述第二DC-DC变压器接收由所述第二检测部检测出的输出电流的检测结果。
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