CN117897873A - 电压转换装置及电压转换装置的控制装置 - Google Patents

电压转换装置及电压转换装置的控制装置 Download PDF

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Abstract

本公开的电压转换装置包括：HV‑48V DC/DC转换器(11)，将高压电池(2)的高压输入降压至48V；第一线束(14)，从HV‑48V DC/DC转换器(11)向48V负载(4)提供48V电压；HV‑12V DC/DC转换器(12)，将高压电池(2)的高压输入降压至12V；第二线束(15)，从HV‑12V DC/DC转换器(12)向12V负载(5)提供12V电压；48V‑12V DC/DC转换器(13)，连接到第一线束(14)和第二线束(15)，将48V电压降压至12V，并将12V电压升压至48V；和控制装置(20)。

Description

电压转换装置及电压转换装置的控制装置
技术领域
本公开内容涉及一种电压转换装置及用于电压转换装置的控制装置。
背景技术
作为从多个电源向负载供电的电源装置，已知有一种电源装置，它包括直流电源和大容量电容器，当直流电源的输出电压低于大容量电容器的端电压时，从大容量电容器向负载供电(例如，参见专利文献1)。电源装置的目的是，当作为负载的电机启动时，即当临时消耗大功率时，在防止电源输出电压下降的状态下稳定地向电机供电，并通过降低电源的平均供电容量来防止电源尺寸的增加。
引文列表
专利文献
专利文献1：JP2000-350380A
发明内容
技术问题
在包括高压(HV)系统电源、12V系统电源和48V系统电源在内的多电源系统中，可以使用HV-48V转换器和HV-12V转换器。在多电源系统中，当HV-48V转换器的设计使HV-48V转换器的效率相对于48V负载的稳定功率达到峰值时，HV-48V转换器的效率可能会相对于48V负载的峰值功率降低。另一方面，当HV-48V转换器的设计使HV-48V转换器的效率相对于48V负载的峰值功率达到峰值时，HV-48V转换器的效率可能会相对于48V负载的稳定功率降低。
此外，在上述多电源系统中，在为了使HV系统电源再生48V负载的再生电力而使HV-48V转换器双向化的情况下，HV-48V转换器的效率会降低。此外，在上述多电源系统中，如果HV-48V转换器和HV-12V转换器之一发生故障，则无法保证12V系统电源和48V系统电源之间的冗余。
鉴于上述情况，本公开的目的在于，在包括多个电源的电源系统中，提供一种能够提高DC/DC转换器效率、保证多个电源之间的冗余、有效吸收再生电力的电压转换装置，以及用于所述电压转换装置的控制装置。
解决问题的方案
本公开的电压转换装置包括：第一DC/DC转换器，连接到输出第一电压的蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到第二电压；第一供电路径，配置为从所述第一DC/DC转换器向第一负载提供所述第二电压；第二DC/DC转换器，连接到所述蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到低于所述第二电压的第三电压；第二供电路径，配置为从所述第二DC/DC转换器向第二负载提供所述第三电压；第三DC/DC转换器，连接到所述第一供电路径和所述第二供电路径，配置为将从所述第一供电路径输入的所述第二电压降压到所述第三电压，并将从所述第二供电路径输入的所述第三电压升压到所述第二电压，以及控制单元，配置为用于控制所述第一DC/DC转换器、所述第二DC/DC转换器和所述第三DC/DC转换器。
本公开的一种电压转换装置的控制装置，是用于控制所述电压转换装置的控制装置。电压转换装置包括：第一DC/DC转换器，连接到输出第一电压的蓄电池，并配置为将所述蓄电池输入的所述第一电压降压到第二电压；第一供电路径，配置为从所述第一DC/DC转换器向第一负载提供所述第二电压；第二DC/DC转换器，连接到所述蓄电池，并配置为将所述蓄电池输入的所述第一电压降压至低于所述第二电压的第三电压；第二供电路径，配置为从所述第二DC/DC转换器向第二负载提供所述第三电压；和第三DC/DC转换器，连接到所述第一供电路径和所述第二供电路径，配置为将从所述第一供电路径输入的所述第二电压降压到所述第三电压，并将从所述第二供电路径输入的所述第三电压升压到所述第二电压，所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的稳定功率的效率设置为高于所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的峰值功率的效率，并且所述控制装置配置为，当使用所述第一负载的峰值功率时，驱动所述第一DC/DC转换器将输入到打掉第一DC/DC转换器的所述第一电压降压到所述第二电压，并驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第三电压升压到所述第二电压。
本公开的一种电压转换装置的控制装置，是用于控制所述电压转换装置的控制装置。电压转换装置包括：第一DC/DC转换器，连接到输出第一电压的蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到第二电压；第一供电路径，配置为从所述第一DC/DC转换器向第一负载提供所述第二电压；第二DC/DC转换器，连接到所述蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到低于所述第二电压的第三电压；第二供电路径，配置为从所述第二DC/DC转换器向第二负载提供所述第三电压；和第三DC/DC转换器，连接到所述第一供电路径和所述第二供电路径，配置为将从所述第一供电路径输入的所述第二电压降压到所述第三电压，并将从所述第二供电路径输入的所述第三电压升压到所述第二电压，所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的峰值功率的效率被设置为高于所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的稳定功率的效率，并且所述控制装置配置为，当使用所述第一负载的稳定功率时，驱动所述第一DC/DC转换器将输入所述第一DC/DC转换器的所述第一电压降压到所述第二电压，并驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第二电压降压到所述第三电压。
发明的有益效果
根据本公开内容，在包括多个电源的电源系统中，可以提高DC/DC转换器的效率，保证多个电源之间的冗余，并且可以有效地吸收再生电力。
附图说明
[图1]图1是示出根据本公开实施例的电压转换装置的示意图。
[图2]图2是图1所示的HV-48V DC/DC转换器的功率[W]和效率[％]之间关系的图表。
[图3]图3是电压转换装置在使用48V负载的稳定功率时的运行图。
[图4]图4是电压转换装置在使用48V负载的峰值功率时的运行图。
[图5]图5是电压转换装置在产生48V负载的再生电力时的运行图。
[图6]图6是电压转换装置在HV-48V DC/DC转换器发生故障时的运行图。
[图7]图7是电压转换装置在48V-12V DC/DC转换器发生故障时的运行图。
[图8]图8是示出根据本公开的另一实施例的电压转换装置中HV-48V DC/DC转换器的功率[W]和效率[％]之间的关系的图表。
[图9]图9是电压转换装置在使用48V负载的稳定功率时的运行图。
[图10]图10是电压转换装置在使用48V负载的峰值功率时的运行图。
[图11]图11是示出电压转换装置在产生48V负载的再生电力时的运行图。
[图12]图12是电压转换装置在HV-48V DC/DC转换器发生故障时的运行图。
[图13]图13是电压转换装置在48V-12V DC/DC转换器发生故障时的运行图。
[图14]图14是示出根据本公开的另一实施例的电压转换装置的示意图。
[图15]图15是图14所示的电压转换装置中HV-48V DC/DC转换器的功率[W]和效率[％]之间关系的图表。
[图16]图16是电压转换装置在使用48V负载的稳定功率时的运行图。
[图17]图17是电压转换装置在使用48V负载的峰值功率时的运行图。
[图18]图18是示出电压转换装置在产生48V负载的再生电力时的运行图。
[图19]图19是电压转换装置在HV-48V DC/DC转换器发生故障时的运行图。
[图20]图20是电压转换装置在48V-12V DC/DC转换器发生故障时的运行图。
[图21]图21是电压转换装置在HV-12V DC/DC转换器发生故障时的运行图。
具体实施方式
在下文中，将参照优选实施例对本公开进行描述。本公开不限于以下实施例，并且可以在不偏离本公开要旨的情况下进行适当修改。在以下实施例中，部分配置可以不在附图中描述或显示，并且关于省略技术的细节，只要与下面描述的内容没有矛盾，就会适当地应用公开的或众所周知的技术。
图1是示出根据本公开实施例的电压转换装置10的示意图。图1所示的电压转换装置10应用于电动汽车的多电源系统1，该系统包括高压电源(例如，约400V至800V)、48V电源和12V电源。多电源系统1包括高压电池2、12V电池3和电压转换装置10，并为48V负载4、12V负载5、12V电池3和高压电动机(未示出)供电。
多电源系统1在电动汽车正常行驶期间，将高压电池2的电力供应给上述高压电机，以驱动高压电机。此外，多电源系统1通过12V电池3或高压电池2吸收48V负载4的再生电力。
电压转换装置10包括HV-48V DC/DC转换器11、HV-12V DC/DC转换器12、48V-12VDC/DC转换器13、第一线束14、第二线束15、第三线束16、第四线束17、第五线束18和控制装置20。
HV-48V DC/DC转换器11是一款双向DC/DC转换器。HV-48V DC/DC转换器11的高压侧端子11A连接在高压电池2上，HV-48V DC/DC转换器11的48V侧端子11B通过第一线束14连接上48V负载4。
HV-48V DC/DC转换器11将高压电池2输出的高压(HV，例如，400V至800V)降至48V，并从48V侧端子11B输出48V。因此，48V的电力通过第一线束14从HV-48V DC/DC转换器11供应给48V负载4。此外，48V负载4的再生电力通过第一线束14输入到HV-48V DC/DC转换器11。HV-48V DC/DC转换器11将48V升压至高压，并将高压从高压侧端子11A输出到高压电池2。
HV-12V DC/DC转换器12是一款单向DC/DC转换器。HV-12V DC/DC转换器12的高压侧端子12A连接在高压电池2上，HV-12V DC/DC变换器12的12V侧端子12B通过第二线束15连接到12V负载5。此外，第三线束16从第二线束15分支，HV-12V DC/DC转换器12的12V侧端子12B和12V电池3通过第二和第三线束15和16连接。
HV-12V DC/DC转换器12将从高压电池2输出的高压降压至12V，并从12V侧端子12B输出12V。因此，12V的电力通过第二线束15从HV-12V DC/DC转换器12供应给12V负载5。此外，12V的电力通过第二和第三线束15和16从HV-12V DC/DC转换器12供应给12V电池3。
第四线束17从第一线束14分支出来，并连接到48V-12V DC/DC转换器13的48V侧端子13A。此外，第五线束18从第二线束15分支出来，并连接到48V-12V DC/DC转换器13的12V侧端子13B。
48V-12V DC/DC转换器13是一款双向DC/DC转换器。48V-12VDC/DC转换器13将HV-48V DC/DC转换器11输出的48V电压降低至12V，并从12V侧端子13B输出12V电压。12V电压从48V-12V DC/DC转换器13通过第五和第二线束18和15供应给12V负载5。此外，12V电压从48V-12V DC/DC转换器13通过第五、第二和第三线束18、15和16供应给12V电池3。
此外，48V负载4的再生电力通过第一和第四线束14和17输入到48V-12V DC/DC转换器13。48V-12V DC/DC转换器13将48V电压降至12V，并从12V侧端子13B输出12V电压。因此，12V电压从48V-12VDC/DC转换器13通过第五和第二线束18和15供应给12V负载5。此外，12V电压从48V-12V DC/DC转换器13通过第五、第二和第三线束18、15和16供应给12V电池3。
48V-12V DC/DC转换器13将从12V电池3输出的12V电压升压至48V，并从48V侧端子13A输出48V电压。因此，48V电压从48V-12VDC/DC转换器13通过第四和第一线束17和14供应给48V负载4。
图2是图1所示的HV-48V DC/DC转换器11的功率[W]和效率[％]之间关系的图表。如图所示，在本实施例的电压转换装置10中，HV-48VDC/DC转换器11的设计使得HV-48V DC/DC转换器11的效率在输入功率为300W时达到峰值。300W的功率是48V负载4的稳定功率。例如，当输入功率为300W时，HV-48V DC/DC转换器11的效率和损耗分别为92％和24W(＝300W×0.08)。另一方面，也可以设计HV-48V DC/DC转换器11，使得HV-48V DC/DC转换器11的效率在输入功率为峰值功率(例如，2000W)时达到峰值。在这种情况下，当HV-48V DC/DC转换器11的效率为92％时，损耗为160W(＝2000W×0.08)。也就是说，通过设计HV-48V DC/DC转换器11，使得当输入功率为48V负载4的稳定功率时，HV-48V DC/DC转换器11的效率达到峰值，可以将HV-48V DC/DC转换器11在使用48V负载4的稳定功率时的损耗降至最低。
图3至图7是示出图1所示的电压转换装置10的运行图。在图3至图7中，用箭头的粗细来标识供电功率的大小。
图3是示出电压转换装置10在使用48V负载4的稳定功率时的运行(稳定运行)的示意图。如图3所示，当使用48V负载4的稳定功率时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V。此外，控制装置20驱动HV-12V DC/DC转换器12将从高压电池2输出的高压降压至12V。在这种情况下，控制装置20停止48V-12V DC/DC转换器13。
相应地，当使用48V负载4的稳定功率时，从高压电池2输出的高压由HV-48V DC/DC转换器11降压至48V，并供应给48V负载4。在这种情况下，HV-48V DC/DC转换器11的效率达到峰值，实现了HV-48VDC/DC转换器11的高效电压转换。
此外，当使用48V负载4的稳定功率时，从高压电池2输出的高压由HV-12V DC/DC转换器12降压至12V，并供应给12V负载5。进一步地，当使用48V负载4的稳定功率时，从高压电池2输出的高压由HV-12V DC/DC转换器12降压至12V，并供应给12V电池3。
图4是示出电压转换装置10在使用48V负载4的峰值功率时的运行图。如图4所示，当使用48V负载4的峰值功率时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V。同时，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从12V电池3输出的12V电压升压至48V。此外，控制装置20驱动HV-12V DC/DC转换器12，根据需要将从高压电池2输出的高压降压至12V。
相应地，当使用48V负载4的峰值功率时，从高压电池2输出的高压由HV-48V DC/DC转换器11降压至48V，并供应给48V负载4。同时，从12V电池3输出的12V电压通过48V-12VDC/DC转换器13升压至48V，并供应给48V负载4。此外，从高压电池2输出的高压通过HV-12VDC/DC转换器12降压至12V，并根据需要供应给12V电池3。
这里，在本实施例的电压转换装置10中，HV-48V DC/DC转换器11的设计使得当输入功率为48V负载4的稳定功率时，HV-48V DC/DC转换器11的效率达到峰值。因此，当HV-48VDC/DC转换器11的输入功率为48V负载4的峰值功率时，HV-48V DC/DC转换器11的效率变得低于峰值。因此，在本实施例的电压转换装置10中，驱动48V-12V DC/DC转换器13将从12V电池3输出的12V电压升压至48V，并将48V供应给48V负载4，从而辅助向48V负载4提供峰值功率。
图5是示出电压转换装置10在产生48V负载4的再生电力时的运行图。如图5所示，当48V负载4的再生电力产生时，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从48V负载4输出的48V电压降压至12V。此外，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11，以根据需要将48V负载4输出的48V电压升压至高电压，例如在吸收峰值功率时。
因此，当产生48V负载4的再生电力时，从48V负载4输出的48V电压由48V-12V DC/DC转换器13降压并供应给12V电池3。此外，当需要吸收峰值功率等时，从48V负载4输出的48V由HV-48V DC/DC转换器11升压并供应给高压电池2。
图6是电压转换装置10在HV-48V DC/DC转换器11发生故障时的运行图。如图6所示，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将12V电池3输出的12V电压升压至48V。
因此，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，从12V电池3输出的12V电压由48V-12V DC/DC转换器13升压并供应给48V负载4。也就是说，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，HV-48V DC/DC转换器11的电压转换功能由48V-12V DC/DC转换器13补充。
图7是示出电压转换装置10在48V-12V DC/DC转换器13发生故障时的运行图。如图7所示，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将高压电池2输出的高压降压至48V。
因此，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，从高压电池2输出的高压由HV-48VDC/DC转换器11降压并供应给48V负载4。也就是说，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，48V-12V DC/DC转换器13的电压转换功能由HV-48V DC/DC转换器11补充。
如上所述，在本实施例的电压转换装置10中，在48V系统电源和12V系统电源之间设置了将48V和12V双向转换的48V-12V DC/DC转换器13，用于连接48V系统电源和12V系统电源。因此，可以提高HV-48VDC/DC转换器11的效率，保证48V系统电源与12V系统电源之间的冗余，并有效吸收48V负载4的再生电力。
具体地，在本实施例的电压转换装置10中，从最大程度地防止HV-48V DC/DC转换器11的电压转换损耗的角度来看，将HV-48V DC/DC转换器11的效率设置为当输入功率为48V负载4的稳定功率时达到峰值。因此，当使用48V负载4的稳定功率时，HV-48V DC/DC转换器11的输入功率设置为48V负载4的稳定功率，可以高效驱动HV-48V DC/DC转换器11。另一方面，当使用48V负载4的峰值功率时，驱动48V-12VDC/DC转换器13将从12V电池3输出的12V电压升压至48V，并将48V电压供应给48V负载4，从而协助向48V负载4提供峰值功率。因此，即使使用48V负载4的峰值功率，HV-48V DC/DC转换器11的输入功率也设置为48V负载4的稳定功率，从而可以高效驱动HV-48V DC/DC转换器11。
当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，可以通过驱动48V-12VDC/DC转换器13来从12V电池3向48V负载4供电，从而补充HV-48VDC/DC转换器11的电压转换功能。另一方面，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，可以通过驱动HV-48V DC/DC转换器11来从高压电池2向48V负载4供电，从而补充48V-12V DC/DC转换器13的电压转换功能。
此外，可以通过驱动48V-12V DC/DC转换器13在12V电池3中再生48V负载4的再生电力。因此，可以减少HV-48V DC/DC转换器11的反向功率转换机会，并且可以防止HV-48VDC/DC转换器11的效率降低。
图8是示出根据本公开的另一实施例的电压转换装置10A(见图1)中的HV-48V DC/DC转换器11的功率[W]和效率[％]之间的关系的图表。如图所示，在本实施例的电压转换装置10A中，HV-48V DC/DC转换器11的设计使得HV-48V DC/DC转换器11的效率在输入功率为2000W时达到峰值。2000W的功率是48V负载4的峰值功率。
这里，在本实施例的电压转换装置10A中，如后面将要描述的那样，当使用48V负载4的稳定功率时，HV-48V DC/DC11的输入功率为1200W。在HV-48V DC/DC转换器11的输入功率为1200W的情况下，HV-48VDC/DC转换器11的效率低于输入功率为2000W时的效率，高于输入功率为300W时的效率。
图9至图13是示出本实施例的电压转换装置10A的运行图。在图9至图13中，用箭头的粗细来标识供电功率的大小。
图9是电压转换装置10A在使用48V负载4的稳定功率时的运行图。如图9所示，当使用48V负载4的稳定功率时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V。同时，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从HV-48V DC/DC转换器11输出的48V电压降压至12V。此外，控制装置20驱动HV-12V DC/DC转换器12将从高压电池2输出的高压降压至12V。
因此，当使用48V负载4的稳定功率时，从高压电池2输出的高压由HV-48V DC/DC转换器11降压至48V，并供应给48V负载4。同时，从HV-48V DC/DC转换器11输出的48V电压由48V-12V DC/DC转换器13降压至12V，并供应给12V电池3。此外，从高压电池2输出的高压通过HV-12V DC/DC转换器12降压至12V，并供应给12V电池3和12V负载5。
这里，HV-48V DC/DC转换器11的输入功率为1200W(＝300W+900W)，48V-12V DC/DC转换器13将1200W-48V系统的功率转换为900W-12V系统的功率。如图8所示，在HV-48V DC/DC转换器11的输入功率为1200W的情况下，HV-48V DC/DC转换器11的效率低于输入功率为2000W时的效率，但高于输入功率为300W时的效率。因此，HV-48VDC/DC转换器11的效率没有达到峰值，而是变高，实现了HV-48V DC/DC转换器11的高效电压转换。
图10是示出电压转换装置10A在使用48V负载4的峰值功率时的运行图。如图10所示，当使用48V负载4的峰值功率时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V。此外，在对48V负载4的峰值功率或供应功率的响应不足的情况下，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从12V电池3输出的12V电压升压至48V。
因此，当使用48V负载4的峰值功率时，从高压电池2输出的高压由HV-48V DC/DC转换器11降压至48V，并供应给48V负载4。在这种情况下，HV-48V DC/DC转换器11的输入功率是48V负载4的峰值功率，实现了HV-48V DC/DC转换器11的高效电压转换。
此外，在对48V负载4的峰值功率的响应或供应功率不足的情况下，从12V电池3输出的12V电压由48V-12V DC/DC转换器13升压至48V，并供应给48V负载4(用虚线表示)。因此，协助向48V负载4提供了峰值功率。
图11是示出电压转换装置10A在产生48V负载4的再生电力时的运行图。如图11所示，当48V负载4的再生电力产生时，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从48V负载4输出的48V电压降压至12V。此外，控制装置20根据需要，例如在吸收峰值功率时，驱动HV-48V DC/DC转换器11，以将48V负载4输出的48V升压至高电压。
因此，48V负载4的48V再生电力由48V-12V DC/DC转换器13降压并供应给12V电池3。此外，当需要吸收峰值功率等时，通过HV-48VDC/DC转换器11将48V负载4的48V再生电力升压至高压，并供应给高压电池2(用虚线表示)。
图12是电压转换装置10A在HV-48V DC/DC转换器11发生故障时的运行图。如图12所示，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从12V电池3输出的12V电压升压至48V。
因此，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，从12V电池3输出的12V电压由48V-12V DC/DC转换器13升压并供应给48V负载4。也就是说，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，HV-48V DC/DC转换器11的电压转换功能由48V-12V DC/DC转换器13补充。
图13是电压转换装置10A在48V-12V DC/DC转换器13发生故障时的运行图。如图13所示，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V。
因此，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，从高压电池2输出的高压由HV-48VDC/DC转换器11降压并供应给48V负载4。也就是说，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，48V-12V DC/DC转换器13的电压转换功能由HV-48V DC/DC转换器11补充。
如上所述，在本实施例的电压转换装置10A中，从在使用48V负载4的峰值功率时最大限度地提高HV-48V DC/DC转换器11的效率的角度出发，当输入功率为48V负载4的峰值功率时，HV-48V DC/DC转换器11的效率被设置为达到峰值。因此，当使用48V负载4的峰值功率时，HV-48V DC/DC转换器11的输入功率被设置为峰值功率，可以高效地驱动HV-48V DC/DC转换器11。另一方面，当使用48V负载4的稳定功率时，驱动48V-12V DC/DC转换器13为12V负载5或12V电池3供电。因此，当使用48V负载4的稳定功率时，HV-48V DC/DC转换器11的输入功率设置为稳定功率和峰值功率之间的中间功率，HV-48V DC/DC转换器11可以高效驱动。此外，通过辅助向12V负载5供电，可以降低HV-12V DC/DC转换器12的转换功率，这有助于提高HV-12V DC/DC转换器12的效率。
图14是示出根据本公开的另一实施例的电压转换装置10B的示意图。如图14所示，本实施例的电压转换装置10B与上述实施例的电压转换装置10和10A的不同之处在于没有设置12V电池。
图15是图14所示的电压转换装置10B中HV-48V DC/DC转换器11的功率[W]和效率[％]之间关系的图表。如图所示，在本实施例的电压转换装置10B中，HV-48V DC/DC转换器11的设计使得HV-48V DC/DC转换器11的效率在输入功率为1200W时达到峰值。48V负载4的稳定功率为300W，48V负载4的峰值功率为2000W。
图16至图21是示出本实施例的电压转换装置10B的运行图。在图16至图21中，由箭头的粗细标识提供功率的大小。
图16是示出电压转换装置10B在使用48V负载4的稳定功率时的运行图。如图16所示，当使用48V负载4的稳定功率时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V。此外，控制装置20驱动HV-12V DC/DC转换器12将从高压电池2输出的高压降压至12V。此外，当48V负载4使用的功率低于1200W的低负载时，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从HV-48V DC/DC转换器11输出的48V电压降压至12V。
因此，当使用48V负载4的稳定功率时，从高压电池2输出的高压由HV-48V DC/DC转换器11降压至48V，并供应给48V负载4。此外，从高压电池2输出的高压通过HV-12V DC/DC转换器12降压至12V，并供应给12V负载5。此外，当48V负载4为低负载时，从HV-48V DC/DC转换器11输出的48V电压由48V-12V DC/DC转换器13降压至12V，并供应给12V负载5。
这里，由于48V负载4是低负载，因此在HV-48V DC/DC转换器11的工作模式转变为不连续模式的情况下，HV-48V DC/DC转换器11的效率会降低。因此，在48V负载4为低负载的情况下，HV-48V DC/DC转换器11的输入功率设置为1200W(＝300W+900W)，通过48V-12V DC/DC转换器13将1200W-48V系统的功率转换为900W-12V系统的功率。因此，HV-48V DC/DC转换器11的运行模式可以保持连续模式，HV-48VDC/DC转换器11的效率可以保持在高效率状态。
图17是示出电压转换装置10B在使用48V负载4的峰值功率时的运行图。如图17所示，当使用48V负载4的峰值功率时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V。此外，控制装置20驱动HV-12V DC/DC转换器12将从高压电池2输出的高压降压至12V。此外，在对48V负载4的峰值功率的响应能力或供应功率不足的情况下，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从HV-12V DC/DC转换器12输出的12V电压升压至48V。
因此，当使用48V负载4的峰值功率时，从高压电池2输出的高压由HV-48V DC/DC转换器11降压至48V，并供应给48V负载4。此外，从高压电池2输出的高压通过HV-12V DC/DC转换器12降压至12V，并供应给12V负载5。此外，在对48V负载4的峰值功率的响应或供应功率不足的情况下，HV-12V DC/DC转换器12输出的12V电压由48V-12VDC/DC转换器13升压至48V，并供应给48V负载4(由虚线表示)。因此，协助向48V负载4提供了峰值功率。
图18是示出电压转换装置10B在产生48V负载4的再生电力时的运行图。如图18所示，当48V负载4的再生电力产生时，控制装置20驱动48V-12V DC/DC转换器13将从48V负载4输出的48V电压降压至12V。此外，控制装置20根据需要，例如，在吸收48V负载4的峰值功率时，驱动HV-48V DC/DC转换器11将48V负载4输出的48V升压至高电压。
因此，48V-12V DC/DC转换器13将48V负载4的48V再生电力降压至12V，并供应给12V负载5。此外，当需要吸收48V负载4等的峰值功率时，由HV-48V DC/DC转换器11将从48V负载4输出的48V电压升压至高压，并供应给高压电池2。
图19是电压转换装置10B在HV-48V DC/DC转换器11发生故障时的运行图。如图19所示，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，控制装置20驱动HV-12V DC/DC转换器12将从高压电池2输出的高压降压至12V，并驱动48V-12V DC/DC转换器13将从HV-12V DC/DC转换器12输出的12V电压升压至48V。
因此，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，从高压电池2输出的高压通过HV-12VDC/DC转换器12降压至12V，并通过48V-12V DC/DC转换器13升压至48V，供应给48V负载4。也就是说，当HV-48V DC/DC转换器11发生故障时，HV-48V DC/DC转换器11的电压转换功能由48V-12V DC/DC转换器13补充。
图20是示出电压转换装置10B在48V-12V DC/DC转换器13发生故障时的运行图。如图20所示，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V。此外，控制装置20驱动HV-12V DC/DC转换器12将从高压电池2输出的高压降压至12V。
因此，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，从高压电池2输出的高压由HV-48VDC/DC转换器11降压至48V，并供应给48V负载4。此外，从高压电池2输出的高压通过HV-12VDC/DC转换器12降压至12V，并供应给12V负载5。也就是说，当48V-12V DC/DC转换器13发生故障时，48V-12V DC/DC转换器13的电压转换功能由HV-48V DC/DC转换器11和HV-12V DC/DC转换器12补充。
图21是示出电压转换装置10B在HV-12V DC/DC转换器12发生故障时的运行图。如图21所示，当HV-12V DC/DC转换器12发生故障时，控制装置20驱动HV-48V DC/DC转换器11将从高压电池2输出的高压降压至48V，并驱动48V-12V DC/DC转换器13将从HV-48V DC/DC转换器11输出的48V电压降压至12V。
因此，当HV-12V DC/DC转换器12发生故障时，从高压电池2输出的高压通过HV-48VDC/DC转换器11降压至48V，并通过48V-12V DC/DC转换器13降压至12V，供应给12V负载5。也就是说，当HV-12V DC/DC转换器12发生故障时，HV-12V DC/DC转换器12的电压转换功能由HV-48V DC/DC转换器11和48V-12V DC/DC转换器13补充。
如上所述，在本实施例的电压转换装置10B中，当输入功率为稳定功率和峰值功率之间的中间功率时，HV-48V DC/DC转换器11的效率被设置为达到峰值。当48V负载4使用的功率低于上述中间功率时，驱动48V-12V DC/DC转换器13为12V负载5供电。因此，当48V负载4使用的功率低于中间功率时，HV-48V DC/DC转换器11的输入功率被设置为稳定功率和峰值功率之间的中间功率，从而HV-48V DC/DC转换器11可以高效驱动。此外，通过辅助向12V负载5供电，可以降低HV-12VDC/DC转换器12的转换功率，这有助于提高HV-12V DC/DC转换器12的效率。
尽管本公开已基于上述实施例进行了描述，但本公开并不局限于上述实施例，并且可以在不偏离本公开要旨的情况下进行修改，或者可以适当地结合公开或众所周知的技术。
例如，在上述实施例的电压转换装置10中，当输入功率为48V负载4的稳定功率时，不一定将HV-48V DC/DC转换器11的效率设置为峰值。在上述实施例的电压转换装置10中，HV-48V DC/DC转换器11在输入功率为48V负载4的稳定功率时的效率可以设置为高于HV-48V DC/DC转换器11在输入功率为48V负载4的峰值功率时的效率。
同样，在上述实施例的电压转换装置10A中，当输入功率为48V负载4的峰值功率时，不一定将HV-48V DC/DC转换器11的效率设置为峰值。在上述实施例的电压转换装置10A中，HV-48V DC/DC转换器11在输入功率为48V负载4的峰值功率时的效率可以设置为高于HV-48VDC/DC转换器11的在输入功率为48V负载4的稳定功率时的效率。
本申请基于2022年2月1日提交的日本专利申请(日本专利申请号：2022-014009)，其内容通过引用并入本文。
参考标识列表
2：高压电池(蓄电池)
3：12V电池(辅助蓄电池)
4：48V负载(第一负载)
5：12V负载(第二负载)
10：电压转换装置
10A：电压转换装置
10B：电压转换装置
11：HV-48V DC/DC转换器(第一DC/DC转换器)
12：HV-12V DC/DC转换器(第二DC/DC转换器)
13：48V-12V DC/DC转换器(第三DC/DC转换器)
14：第一线束(第一供电路径)
15：第二线束(第二供电路径)
20：控制装置(控制单元)。

Claims (11)

1.一种电压转换装置，包括：
第一DC/DC转换器，连接到输出第一电压的蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到第二电压，
第一供电路径，配置为从所述第一DC/DC转换器向第一负载提供所述第二电压，
第二DC/DC转换器，连接到所述蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到低于所述第二电压的第三电压，
第二供电路径，配置为从所述第二DC/DC转换器向第二负载提供所述第三电压，
第三DC/DC转换器，连接到所述第一供电路径和所述第二供电路径，配置为将从所述第一供电路径输入的所述第二电压降压到所述第三电压，并将从所述第二供电路径输入的所述第三电压升压到所述第二电压，以及
控制单元，配置为控制所述第一DC/DC转换器、所述第二DC/DC转换器和所述第三DC/DC转换器。
2.根据权利要求1所述的电压转换装置，其中
所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的稳定功率的效率设置为高于所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的峰值功率的效率，并且
所述控制单元配置为，当使用所述第一负载的所述峰值功率时，驱动所述第一DC/DC转换器将输入所述第一DC/DC转换器的所述第一电压降压到所述第二电压，并驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第三电压升压到所述第二电压。
3.根据权利要求1所述的电压转换装置，其中
所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的峰值功率的效率被设置为高于所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的稳定功率的效率，并且
所述控制单元配置为，当使用所述第一负载的所述稳定功率时，驱动所述第一DC/DC转换器将输入所述第一DC/DC转换器的所述第一电压降压到所述第二电压，并驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第二电压降压到所述第三电压。
4.根据权利要求2或3所述的电压转换装置，还包括：
辅助蓄电池，连接到所述第二供电路径，配置为在所述第三DC/DC转换器的升压操作期间将所述第三电压输出到所述第二供电路径，并在所述第三DC/DC转换器的降压操作期间从所述第二供电路径对其输入所述第三电压。
5.根据权利要求2至4任一项所述的电压转换装置，其中
所述控制单元配置为在产生所述第一负载的再生电力时，驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第二电压降压到所述第三电压。
6.根据权利要求5所述的电压转换装置，其中
所述控制单元配置为在产生所述第一负载的再生电力时，驱动所述第一DC/DC转换器将输入到所述第一DC/DC转换器的所述第二电压升压至所述第一电压。
7.根据权利要求6所述的电压转换装置，其中
所述控制单元配置为在所述第一DC/DC转换器发生故障时，驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第三电压升压到所述第二电压。
8.根据权利要求1至6任一项所述的电压转换装置，其中
所述控制单元配置为，当所述第一DC/DC转换器发生故障时，驱动所述第二DC/DC转换器将输入到所述第二DC/DC转换器的所述第一电压降压到所述第三电压，并驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第三电压升压到所述第二电压。
9.根据权利要求1至7任一项所述的电压转换装置，其中
所述控制单元配置为，当所述第二DC/DC转换器发生故障时，驱动所述第一DC/DC转换器将输入到所述第一DC/DC转换器的所述第一电压降压到所述第二电压，并驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第二电压降压到所述第三电压。
10.一种用于控制电压转换装置的控制装置，其中
所述电压转换装置包括：
第一DC/DC转换器，连接到输出第一电压的蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到第二电压；
第一供电路径，配置为从所述第一DC/DC转换器向第一负载提供所述第二电压；
第二DC/DC转换器，连接到所述蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压至低于所述第二电压的第三电压；
第二供电路径，配置为从所述第二DC/DC转换器向第二负载提供所述第三电压；和
第三DC/DC转换器，连接到所述第一供电路径和所述第二供电路径，配置为将从所述第一供电路径输入的所述第二电压降压到所述第三电压，并将从所述第二供电路径输入的所述第三电压升压到所述第二电压，
所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的稳定功率的效率设置为高于所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的峰值功率的效率，并且
所述控制装置配置为，当使用所述第一负载的所述峰值功率时，驱动所述第一DC/DC转换器将输入到所述第一DC/DC转换器的所述第一电压降压到所述第二电压，并驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第三电压升压到所述第二电压。
11.一种用于控制电压转换装置的控制装置，其中
所述电压转换装置包括：
第一DC/DC转换器，连接到输出第一电压的蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到第二电压；
第一供电路径，配置为从所述第一DC/DC转换器向第一负载提供所述第二电压；
第二DC/DC转换器，连接到所述蓄电池，并配置为将从所述蓄电池输入的所述第一电压降压到低于所述第二电压的第三电压；
第二供电路径，配置为从所述第二DC/DC转换器向第二负载提供所述第三电压；和
第三DC/DC转换器，连接到所述第一供电路径和所述第二供电路径，配置为将从所述第一供电路径输入的所述第二电压降压到所述第三电压，并将从所述第二供电路径输入的所述第三电压升压到所述第二电压，
所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的峰值功率的效率被设置为高于所述第一DC/DC转换器相对于所述第一负载的稳定功率的效率，并且
所述控制装置配置为，当使用所述第一负载的所述稳定功率时，驱动所述第一DC/DC转换器将输入所述第一DC/DC转换器的所述第一电压降压到所述第二电压，并驱动所述第三DC/DC转换器将输入到所述第三DC/DC转换器的所述第二电压降压到所述第三电压。
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