HINTERGRUNDBACKGROUND
(Technisches Gebiet)(Technical field)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, die durch Montieren an einem Fahrzeug oder dergleichen verwendet wird, und die vorbestimmte Gleichstromspannung herunter bzw. hoch transformiert.The present invention relates to a power conversion apparatus used by mounting on a vehicle or the like and down-transforms the predetermined DC voltage.
(Stand der Technik)(State of the art)
Eine Leistungsumwandlungsvorrichtung ist bekannt, die die Spannung einer Hochspannungsbatterie herunter transformiert Die Hochspannungsbatterie wird zum Antreiben eines Fahrzeugfahrmotors verwendet. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung erzeugt effizient und stabil drei Arten von Leistungszufuhrspannungen für eine Mehrzahl von Lasten (bezugnehmend beispielsweise auf JP-A-2012-186970 ).A power conversion apparatus is known which down-converts the voltage of a high-voltage battery. The high-voltage battery is used for driving a vehicle traveling motor. The power conversion apparatus efficiently and stably generates three types of power supply voltages for a plurality of loads (refer to, for example, FIGS JP-A-2012-186970 ).
In dieser Leistungsumwandlungsvorrichtung transformiert ein erster Gleichstrom-zu-Gleichstrom-(DC/DC)-Wandler eine Eingabespannung VA zu einer Ausgabespannung V1 herunter. Ein zweiter DC/DC-Wandler transformiert anschließend die Spannung V1 zu Ausgabespannungen V2 und V3 herunter. Dadurch erzeugt die Leistungsumwandlungsvorrichtung drei Typen von Spannungen: V1, V2 und V3.In this power conversion apparatus, a first DC-to-DC (DC / DC) converter transforms an input voltage VA down to an output voltage V1. A second DC / DC converter then transforms the voltage V1 down to output voltages V2 and V3. Thereby, the power conversion device generates three types of voltages: V1, V2 and V3.
Bei der in JP-A-2012-186970 offenbarten Leistungsumwandlungsvorrichtung wird die maximale Kapazität einer Last, die mit dem DC/DC-Wandler verbunden werden kann, vorab entschieden. Dadurch ist es zum Verändern der maximalen Kapazität der Last erforderlich, dass die Spezifikation des DC/DC-Wandlers jedes Mal verändert wird. Mangelnde Vielseitigkeit bzw. Flexibilität wird dabei ein Problem.At the in JP-A-2012-186970 According to the power conversion apparatus, the maximum capacity of a load which can be connected to the DC / DC converter is decided in advance. As a result, changing the maximum capacity of the load requires that the specification of the DC / DC converter be changed every time. Lack of versatility or flexibility becomes a problem.
Beispielsweise unterscheiden sich die Typen und die Anzahl der Lasten, die verwendet werden können, mit jedem Fahrzeug. Dadurch unterscheidet sich die erforderliche maximale Kapazität der Leistungsumwandlungsvorrichtung. In diesem Fall kann eine Mitbenutzung einer Leistungsumwandlungsvorrichtung durch Montieren einer Leistungsumwandlungsvorrichtung erreicht werden, die ausgestaltet wurde, um eine große Lastkapazität in einem Fahrzeug mit einer kleinen Lastkapazität zu unterstützen. Allerdings wird dies nicht bevorzugt, da die Auslastung sinkt.For example, the types and the number of loads that can be used differ with each vehicle. This differentiates the required maximum capacity of the power conversion device. In this case, co-use of a power conversion device can be achieved by mounting a power conversion device configured to support a large load capacity in a vehicle having a small load capacity. However, this is not preferred as the load decreases.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Es wird daher gewünscht, eine Leistungsumwandlungsvorrichtung zu schaffen, die auf einfache Weise eine maximale Kapazität während der Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlung verändern kann.It is therefore desired to provide a power conversion device that can easily vary a maximum capacitance during DC-to-DC conversion.
Eine beispielhafte Ausführungsform stellt eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bereit, die wenigstens ein Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Modul und zwei oder mehrere Modulmontierabschnitte enthält. Das wenigstens eine Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul gibt eine erste Gleichstromspannung (Eingabe-Gleichstromspannung) ein, wandelt die erste Gleichstromspannung zu einer zweiten Gleichstromspannung (Ausgabe-Gleichstromspannung) um und gibt die zweite Gleichstromspannung aus. Die zwei oder mehreren Modulmontierabschnitte ermöglichen, dass das wenigstens eine Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul an der Leistungsumwandlungsvorrichtung montiert ist.An exemplary embodiment provides a power conversion device that includes at least one DC-to-DC module and two or more module mounting sections. The at least one DC-to-DC conversion module inputs a first DC voltage (input DC voltage), converts the first DC voltage to a second DC voltage (output DC voltage), and outputs the second DC voltage. The two or more module mounting portions enable the at least one DC-to-DC conversion module to be mounted on the power conversion device.
Die Anzahl des wenigstens einen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls wird auf einem Bereich einer vorbestimmten maximalen montierbaren Anzahl von zwei oder mehreren ausgewählt. Die ausgewählte Anzahl des wenigstens einen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls ist an der Leistungsumwandlungsvorrichtung oder wenigstens einem der zwei oder mehreren Modulmontierabschnitte derart montiert, dass sie parallel zueinander verbunden sind, wenn die ausgewählte Anzahl zwei oder mehr ist.The number of the at least one DC-to-DC conversion module is selected in a range of a predetermined maximum mountable number of two or more. The selected number of the at least one DC-to-DC conversion module is mounted on the power conversion device or at least one of the two or more module mounting portions so as to be connected in parallel with each other when the selected number is two or more.
Dadurch kann die Anzahl des wenigstens einen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul innerhalb eines Bereichs der vorbestimmten maximalen montierbaren Anzahl von zwei oder mehreren ausgewählt werden, und die ausgewählte Anzahl des wenigstens einen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls kann an der Leistungsumwandlungsvorrichtung montiert sein. Dadurch kann die maximale Kapazität in Abhängigkeit der Anzahl der Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule festgelegt werden und die maximale Kapazität kann auch auf einfache Weise verändert werden.Thereby, the number of the at least one DC-to-DC conversion module can be selected within a range of the predetermined maximum mountable number of two or more, and the selected number of the at least one DC-to-DC conversion module can be mounted to the power conversion device. Thereby, the maximum capacity can be set depending on the number of the DC-to-DC conversion modules, and the maximum capacity can also be easily changed.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
In den begleitenden Figuren zeigt:In the accompanying figures shows:
1 ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Fahrzeugleistungszufuhrsystems gemäß einer Ausführungsform darstellt; 1 FIG. 10 is a diagram illustrating an overall configuration of a vehicle power supply system according to an embodiment; FIG.
2 ein Diagramm, das eine Übersicht einer Konfiguration eines Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls darstellt; 2 FIG. 4 is a diagram illustrating an overview of a configuration of a DC-to-DC conversion module; FIG.
3 ein Diagramm, das ein ausführliches Beispiel eines Abwärts-Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls darstellt; 3 Fig. 12 is a diagram illustrating a detailed example of a buck-to-DC conversion module;
4 ein Diagramm, das ein ausführliches Beispiel eines Aufwärts-Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls darstellt; 4 Fig. 12 is a diagram illustrating a detailed example of an up-to-DC to DC conversion module;
5 ein Diagramm, das eine Konfiguration bei einem Fall darstellt, in dem ein einzelnes Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul verwendet wird; 5 Fig. 12 is a diagram illustrating a configuration in a case where a single DC-to-DC conversion module is used;
6 ein Diagramm, das eine Konfiguration bei einem Fall darstellt, in dem zwei Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule verwendet wird; und 6 Fig. 12 is a diagram illustrating a configuration in a case where two DC-DC conversion modules are used; and
7 ein Diagramm, das eine Konfiguration bei einem Fall darstellt, in dem drei Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule verwendet werden. 7 FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration in a case where three DC-to-DC conversion modules are used. FIG.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Ein Fahrzeugleistungszufuhrsystem gemäß einer Ausführungsform, in der eine Leistungsumwandlungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung angewandt wird, wird mit Bezug auf die Figuren beschrieben.A vehicle power supply system according to an embodiment to which a power conversion apparatus of the present invention is applied will be described with reference to the figures.
Das Fahrzeugleistungszufuhrsystem gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform enthält eine Lithium-(Li)-Batteriepackung 100, einen Fahrzeugerzeugungsgenerator (ISG) 200, eine Hochspannungslast 210, eine Niederspannungsbatterie 300, eine Niederspannungslast 310 und einen Starter (ST) 320.The vehicle power supply system according to the in 1 embodiment shown contains a lithium (Li) -Batteriepackung 100 , a vehicle generation generator (ISG) 200 , a high voltage load 210 , a low-voltage battery 300 , a low voltage load 310 and a starter (ST) 320 ,
Die Li-Batteriepackung 100 führt einen Abwärtsbetrieb oder einen Aufwärtsbetrieb zwischen einer Anschlussspannung einer Li-Batteriezelle 110 und einer Anschlussspannung der Niederspannungsbatterie 300. Die Li-Batteriezelle 110 ist eine Hochspannungsbatterie aus. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Nennspannung der Li-Batteriezelle 110 auf 48 V festgelegt. Zudem wird beispielsweise eine Bleispeicherbatterie als Niederspannungsbatterie 300 verwendet. Die Nennspannung der Niederspannungsbatterie 300 wird auf 12 V festgelegt. Die Li-Batteriepackung 100 führt einen Betrieb zum Abwärtstransformieren der Spannung 48 V, die die Anschlussspannung der Li-Batteriezelle 110 ist, auf 12 V aus. Zusätzlich führt die Li-Batteriepackung 100 einen Betrieb zum Aufwärtstransformieren der Spannung 12 V, die die Anschlussspannung der Niederspannungsbatterie 300 ist, auf 48 V aus. Eine detaillierte Konfiguration der Li-Batteriepackung 100 wird nachstehend beschrieben.The Li battery pack 100 performs a down mode or an up mode between a terminal voltage of a Li battery cell 110 and a terminal voltage of the low-voltage battery 300 , The Li battery cell 110 is a high voltage battery. According to the present embodiment, the rated voltage of the Li battery cell 110 set to 48V. In addition, for example, a lead storage battery as a low-voltage battery 300 used. The nominal voltage of the low-voltage battery 300 is set to 12V. The Li battery pack 100 performs an operation for stepping down the voltage 48 V, which is the terminal voltage of the Li battery cell 110 is off on 12V. In addition, the Li battery pack leads 100 an operation for stepping up the voltage 12 V, which is the terminal voltage of the low-voltage battery 300 is off on 48V. A detailed configuration of the Li battery pack 100 will be described below.
Der Leistungserzeugungsgenerator 200 ist eine elektrische Drehmaschine für ein Fahrzeug, das als ein integrierter Start-Generator (ISG) bezeichnet wird. Die Ausgabespannung des Fahrzeugleistungsgenerators 200 wird auf 48 V gesteuert. Der Fahrzeugleistungsgenerator 200 führt eine Betriebsleistung und eine Ladeleistung zu der Hochspannungslast 210 und der Li-Batteriezelle 110 zu. Zudem stellt der Fahrzeugleistungsgenerator 200 eine Funktion als elektrischer Motor zusätzlich zu einer Funktion als elektrischer Generator bereit. Beispielsweise kann hauptsächlich ein Fall betrachtet werden, in dem der Stator 320 verwendet wird, wenn eine Maschine, die in einem geparkten Zustand ist, gestartet wird und der Fahrzeugleistungsgenerator 200 wird verwendet, um die Maschine während des Leerlaufstopps neu zu starten.The power generation generator 200 is an electric lathe for a vehicle referred to as an integrated start generator (ISG). The output voltage of the vehicle power generator 200 is controlled to 48V. The vehicle power generator 200 performs an operating power and a charging power to the high voltage load 210 and the Li battery cell 110 to. In addition, the vehicle power generator provides 200 a function as an electric motor in addition to a function as an electric generator ready. For example, mainly a case can be considered in which the stator 320 is used when a machine that is in a parked state is started and the vehicle power generator 200 is used to restart the machine during idle stop.
Die Hochspannungslast 210 ist eine elektrische Last, die bei einer Spannung von 48 V operiert. Die Niederspannungslast 310 ist eine elektrische Last, die bei einer Spannung von 12 V operiert. Der Starter 320 wird zum Starten der Maschine bei Fallen mit Ausnahme des Leerlaufstopps verwendet, wie z. B. wenn das Fahrzeug in einem geparkten oder gestoppten Zustand ist.The high voltage load 210 is an electrical load that operates at a voltage of 48V. The low voltage load 310 is an electrical load that operates at a voltage of 12V. The starter 320 is used to start the machine in traps other than idle stop, such as stop. B. when the vehicle is in a parked or stopped state.
Als Nächstes wird eine detaillierte Konfiguration der Li-Batteriepackung 100 beschrieben werden.Next is a detailed configuration of the Li battery pack 100 to be discribed.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Li-Batteriepackung 100 die Li-Batteriezelle 110, ein Relais 112, einen Stromsensor 114, einen Temperatursensor 116, Gleichstrom-zu-Gleichstrom-(DC/DC)-Umwandlungsmodule 120, 130, 132, 134, 136, eine Steuersektion 140, eine Takterzeugungssektion 150 und eine Leistungszufuhrsektion 160. Die Li-Batteriepackung 100 ist während eines Montierschritts des Fahrzeugs in der Form einer Packung vorgesehen, die diese Konfigurationen integriert.As in 1 shown, contains the Li-battery pack 100 the Li battery cell 110 , a relay 112 , a current sensor 114 , a temperature sensor 116 , DC-to-DC (DC / DC) conversion modules 120 . 130 . 132 . 134 . 136 , a control section 140 , a clock generation section 150 and a power supply section 160 , The Li battery pack 100 is provided during a mounting step of the vehicle in the form of a package that integrates these configurations.
Die Li-Batteriezelle 110 enthält eine Mehrzahl von Zellen. Die Li-Batteriezelle 110 konfiguriert eine Lithiumionen-Sekundärbatterie.The Li battery cell 110 contains a plurality of cells. The Li battery cell 110 configures a lithium-ion secondary battery.
Das Relais 112 ist in Reihe mit der positiven Anschlussseite der Li-Batteriezelle 110 verbunden. Das Relais 112 wird zum Trennen der Li-Batteriezelle 110 von den anderen Konfigurationen verwendet, wenn eine Abnormalität auftritt.The relay 112 is in series with the positive terminal side of the Li battery cell 110 connected. The relay 112 is used to disconnect the Li battery cell 110 used by the other configurations when an abnormality occurs.
Der Stromsensor 114 erfasst den Stromwert eines Stroms, der zu der Leitung auf der negativen Anschlussseite der Li-Batteriezelle 110 fließt. Beispielsweise kann ein Fall betrachtet werden, in dem ein Stromerfassungswiderstand als Stromsensor 114 verwendet wird. In diesem Fall erfasst der Stromsensor 114 den Stromwert basierend auf der Spannung quer zu dessen beiden Enden.The current sensor 114 detects the current value of a current that goes to the line on the negative terminal side of the Li battery cell 110 flows. For example, consider a case in which a current detection resistor as a current sensor 114 is used. In this case, the current sensor detects 114 the current value based on the voltage across its two ends.
Der Temperatursensor 160 erfasst die Temperatur der Li-Batteriezelle 110.The temperature sensor 160 detects the temperature of the Li battery cell 110 ,
Das Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul (DC/DC) 120 transformiert die Spannung 12 V, die die Anschlussspannung der Niederspannungsbatterie 300 ist, auch auf 48 V hoch, die die Anschlussspannung der Li-Batteriezelle 110 ist. Das Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul 120 ist an das Fahrzeugzufuhrleistungssystem über einen Modulmontierabschnitt 120a montiert, der in dem Fahrzeugleistungszufuhrsystem angeordnet ist.The DC-to-DC conversion module (DC / DC) 120 transforms the voltage 12 V, which is the terminal voltage of the low-voltage battery 300 is, even at 48 V high, which is the terminal voltage of the Li battery cell 110 is. The DC-to-DC conversion module 120 is to the vehicle supply power system via a module mounting section 120a mounted, which is arranged in the vehicle power supply system.
Die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130, 132, 134 und 136 transformieren jeweils die Spannung 48 V, die die Anschlussspannung der Batteriezelle 110 ist, auf 12 V herunter, die die Anschlussspannung der Niederspannungsbatterie 300 ist. Die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130, 132, 134, 136 sind jeweils mit dem Fahrzeugleistungszufuhrsystem über Modulmontierabschnitte 130a, 132a, 134a und 136a montiert, die in dem Fahrzeugleistungszufuhrsystem angeordnet sind.The DC-to-DC conversion modules 130 . 132 . 134 and 136 each transform the voltage 48 V, which is the terminal voltage of the battery cell 110 is down to 12 V, which is the terminal voltage of the low-voltage battery 300 is. The DC-to-DC conversion modules 130 . 132 . 134 . 136 are each connected to the vehicle power supply system via module mounting sections 130a . 132a . 134a and 136a mounted, which are arranged in the vehicle power supply system.
Die vier Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 sind parallel verbunden. Die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 haben alle die gleiche Lastkapazität (wie z. B. 400 W). Die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 sind in der Lage Leistung zu einer elektrischen Last bis zu einem Gesamtbetrag von 1600 W zuzuführen.The four DC-to-DC conversion modules 130 to 136 are connected in parallel. The DC-to-DC conversion modules 130 to 136 all have the same load capacity (such as 400 W). The DC-to-DC conversion modules 130 to 136 are able to supply power to an electrical load up to a total of 1600W.
Die Steuersektion 140 ist eine Zustandsüberwachungssektion, die den Zustand der Li-Batteriezelle 110 überwacht. Basierend auf den Überwachungsergebnissen führt die Steuersektion 140 einen Betrieb zum Abschalten des Relais 112, einen Betriebs zum Benachrichten einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 400 eines Auftretens einer Abnormalität und dergleichen aus. Die ECU 400 dient als externe Vorrichtung.The control section 140 is a condition monitoring section that detects the state of the Li battery cell 110 supervised. Based on the monitoring results, the control section performs 140 an operation to turn off the relay 112 , an operation for notifying an electronic control unit (ECU) 400 an occurrence of an abnormality and the like. The ECU 400 serves as an external device.
Die Steuersektion 140 enthält eine Zustandserfassungssektion 142, eine Relaissteuersektion 144 und eine Kommunikationsschnittstellensektion (Kommunikation I/F) 146. Die Steuersektion 140 konfiguriert beispielsweise einen Mikrocomputer. Die Steuersektion 140 führt einen Betrieb jeder Konfiguration zum Ausführen eines vorbestimmten Steuerprogramms synchron mit einem Taktsignal aus.The control section 140 contains a state detection section 142 , a relay control section 144 and a communication interface section (communication I / F) 146 , The control section 140 For example, it configures a microcomputer. The control section 140 performs an operation of each configuration to execute a predetermined control program in synchronization with a clock signal.
Die Zustandserfassungssektion 142 überwacht den Zustand (ob eine Abnormalität aufgetreten ist oder nicht) der Li-Batteriezelle basierend auf den entsprechenden Ausgaben aus dem Stromsensor 114 und dem Temperatursensor 116. Wenn eine Abnormalität aufgetreten ist, erzeugt die Zustandserfassungssektion 142 ein Alarmsignal zum Benachrichtigen der ECU 400 über ein Auftreten einer Abnormalität.The state detection section 142 monitors the state (whether an abnormality has occurred or not) of the Li battery cell based on the corresponding outputs from the current sensor 114 and the temperature sensor 116 , If an abnormality has occurred, the state detection section generates 142 an alarm signal for notifying the ECU 400 about an occurrence of an abnormality.
Die Relaissteuersektion 144 schaltet das Relais 112 aus, wenn eine Abnormalität in der Li-Batteriezelle 110 durch den Überwachungsbetrieb durch die Zustandserfassungssektion 142 erfasst wird.The relay control section 144 turns off the relay 112 out if an abnormality in the Li battery cell 110 by the monitor operation by the state detection section 142 is detected.
Die Kommunikationsschnittstellensektion 146 überträgt das Alarmsignal, das durch die Zustandserfassungssektion 142 erzeugt wurde, zu der ECU 400. Die Kommunikationsschnittstellensektion 146 verwendet ein vorbestimmtes Kommunikationsverfahren zum Übertragen des Alarmsignals. Als Kommunikationsverfahren kann ein Local Interconnect Network (LIN), eine Kommunikation mit einem Controller Area Network (CAN) oder dergleichen betrachtet werden. Allerdings können andere Kommunikationen verwendet werden.The communication interface section 146 transmits the alarm signal generated by the state detection section 142 was generated to the ECU 400 , The communication interface section 146 uses a predetermined communication method for transmitting the alarm signal. As a communication method, a Local Interconnect Network (LIN), a communication with a Controller Area Network (CAN), or the like can be considered. However, other communications can be used.
Die Takterzeugungssektion 150 erzeugt ein Taktsignal, dass zum Betreiben durch die Steuersektion 140 erforderlich ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Taktsignal auch als Synchronisierungssignal verwendet. Das Synchronisierungssignal ist zum Erreichen einer Synchronisierung erforderlich, wenn die Leistungsumwandlungsoperationen der vier Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 gesteuert werden. Die Takterzeugungssektion 51 stellt eine Funktion als eine Synchronisierungssignalerzeugungssektion bereit.The clock generation section 150 generates a clock signal that is to be operated by the control section 140 is required. According to the present embodiment, the clock signal is also used as a synchronization signal. The synchronization signal is required to achieve synchronization when the power conversion operations of the four DC-to-DC conversion modules 130 to 136 to be controlled. The clock generation section 51 provides a function as a synchronization signal generation section.
Die Leistungszufuhrsektion 160 erzeugt eine Betriebsspannung, die zum Betreiben der Li-Batteriepackung 100 erforderlich ist. Beispielsweise wird die Anschlussspannung der Li-Batteriezelle 110 an die Leistungszufuhr 160 angewandt. Basierend auf der Anschlussspannung erzeugt die Leistungszufuhrsektion 160 die für die entsprechenden Operationen der Steuersektion 140 und der Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 120 und 130 bis 136 erforderlichen Betriebsspannungen. Die Leistungszufuhrsektion 160 führt anschließend die Betriebsleistung sowohl zu der Steuersektion 140 als auch zu den Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodulen 120 und 130 bis 136 zu.The power supply section 160 generates an operating voltage necessary to operate the Li battery pack 100 is required. For example, the terminal voltage of the Li battery cell becomes 110 to the power supply 160 applied. Based on the terminal voltage, the power supply section generates 160 those for the corresponding operations of the control section 140 and the DC-to-DC conversion modules 120 and 130 to 136 required operating voltages. The power supply section 160 then performs the operation both to the control section 140 as well as to DC-to-DC conversion modules 120 and 130 to 136 to.
Als Nächstes werden die vier Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 beschrieben. 2 zeigt eine Übersicht der Konfiguration der Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136.Next, the four DC-to-DC conversion modules 130 to 136 described. 2 shows an overview of the configuration of the DC-to-DC conversion modules 130 to 136 ,
Wie in 2 gezeigt, enthält das Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul 130 eine Leistungssektion 231, Filter 232 und 233, eine Steuersektion 234, eine Leistungszuführsektion 235 und eine Kommunikationsschnittstellensektion (Kommunikation I/F) 236. Die anderen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 132 bis 136 weisen die gleiche Konfiguration auf. Dadurch wird auf deren detaillierte Beschreibung verzichtet.As in 2 includes the DC-to-DC conversion module 130 a performance section 231 , Filters 232 and 233 , a control section 234 , a power supply section 235 and a communication interface section (communication I / F) 236 , The other DC-to-DC conversion modules 132 to 136 have the same configuration. This omits their detailed description.
Die Leistungssektion 231 wird durch einen Reaktor oder einen Transformator einer Diode und einem Schaltelement konfiguriert. Das Schaltelement wird kontrolliert, um bei einem vorbestimmten Zyklus ein- und ausgeschalten zu werden.The performance section 231 is configured by a reactor or a transformer of a diode and a switching element. The switching element is controlled to be turned on and off at a predetermined cycle.
Die Filter 232 und 233 werden zum Glätten der Eingabe- und Ausgabespannungen verwendet.The filters 232 and 233 are used to smooth the input and output voltages.
Die Kommunikationsschnittstellensektion 236 empfängt das Taktsignal, das von der Takterzeugungssektion 150 ausgegeben wird. Die Kommunikationsschnittstelle 236 gibt anschließend das Taktsignal an die Steuersektion 234 aus.The communication interface section 236 receives the clock signal from the clock generation section 150 is issued. The communication interface 236 then gives the clock signal to the control section 234 out.
Die Steuersektion 234 verwendet das durch die Kommunikationsschnittstellensektion 236 eingegebene Taktsignal als Synchronisierungssignal. Die Steuersektion 234 schaltet anschließend das Schaltelement innerhalb der Leistungssektion 231 synchron mit dem Synchronisierungssignal ein und aus. Dadurch führt die Steuersektion 234 eine Steuerung zum Umwandeln der Spannung 48 V, die die Eingabespannung ist, auf 12 V aus, die die Ausgabespannung ist.The control section 234 use this through the communications interface section 236 input clock signal as a synchronization signal. The control section 234 then switches the switching element within the power section 231 in sync with the sync signal on and off. This leads the control section 234 a controller for converting the voltage 48 V, which is the input voltage, to 12 V, which is the output voltage.
Die Leistungszufuhrsektion 235 erzeugt die Betriebsspannung der Steuersektion 234.The power supply section 235 generates the operating voltage of the control section 234 ,
3 zeigt ein detailliertes Beispiel eines Falls, in dem ein Abwärtsbetrieb durch die in 2 gezeigte Konfiguration ausgeführt wird. In dem in 3 gezeigten Beispiel werden die Filter 232 und 233 durch Kondensatoren konfiguriert. Die Leistungssektion 231 ist durch einen Metalloxidhallbleiter(MOS)-Transistor 2311, einen Reaktor 2312 und eine Diode 2313 konfiguriert. Der MOS-Transistor 2311 dient als Schaltelement. Eine durch MOS-Transistor 2311 und den Reaktor 2312 konfigurierte Serienschaltung wird zwischen den Eingabe- und Ausgabeanschlüssen eingesetzt. Der Verbindungspunkt zwischen dem MOS-Transistor 2311 und dem Reaktor 2312 ist über die Diode 2313 geerdet. 3 FIG. 12 shows a detailed example of a case in which a down-time operation by the in 2 shown configuration is executed. In the in 3 example shown are the filters 232 and 233 configured by capacitors. The performance section 231 is through a Metalloxidhallbleiter (MOS) transistor 2311 , a reactor 2312 and a diode 2313 configured. The MOS transistor 2311 serves as a switching element. One through MOS transistor 2311 and the reactor 2312 configured serial connection is inserted between the input and output terminals. The connection point between the MOS transistor 2311 and the reactor 2312 is over the diode 2313 grounded.
Die Steuersektion 234 verändert variabel den AN-/AUS-Zyklus und/oder AN-Einschaltdauer bzw. -Duty des MOS-Transistors 2311. Dadurch wandelt die Steuersektion 234 die Eingabespannung (48 V) zu der Ausgabespannung (12 V) um. Zusätzlich steuert die Steuersektion 234 die Menge der während dieser Umwandlung übertragenen Leistung.The control section 234 variably changes the ON / OFF cycle and / or ON duty of the MOS transistor 2311 , This converts the control section 234 the input voltage (48 V) to the output voltage (12 V). In addition, the control section controls 234 the amount of power transferred during this transformation.
Die Konfiguration des Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls 130, das einen Aufwärtsbetrieb ausführt, ist schematisch das gleiche wie das in 2 gezeigte. Ein detailliertes Beispiel des Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls 130 ist in 4 gezeigt.The configuration of the DC-to-DC conversion module 130 that performs an upward operation is schematically the same as that in FIG 2 shown. A detailed example of the DC-to-DC conversion module 130 is in 4 shown.
In dem in 4 gezeigten detaillierten Beispiel unterscheidet sich die Konfiguration einer Leistungssektion 231a von der Konfiguration der in 3 gezeigten Leistungssektion 231. In der Leistungssektion 231a wird eine Serienschaltung durch den Reaktor 2312 und der Diode 2313 gebildet. Ein Endabschnitt der Serienschaltung (ein Ende des Reaktors 2312) ist mit dem Eingabeanschluss verbunden, und das andere Ende (Kathodenseite der Diode 2313) ist mit dem Ausgabeanschluss verbunden.In the in 4 The detailed example shown differs the configuration of a power section 231 from the configuration of in 3 shown performance section 231 , In the performance section 231 becomes a series connection through the reactor 2312 and the diode 2313 educated. One end portion of the series connection (one end of the reactor 2312 ) is connected to the input terminal, and the other end (cathode side of the diode 2313 ) is connected to the output port.
Außerdem ist ein Ende (Drain-Seite) des MOS-Transistors 2311 mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Reaktor 2312 und der Diode 2313 verbunden und das andere Ende (Source-Seite) ist geerdet. Eine Steuersektion 2334a verändert variabel den AN-/AUS-Zyklus und/oder AN-Einschaltdauer des MOS-Transistors 2311. Dadurch wandelt die Steuersektion 234a die Eingabespannung (12 V) zu der Ausgabespannung (48 V) um.In addition, one end (drain side) of the MOS transistor 2311 with the connection point between the reactor 2312 and the diode 2313 connected and the other end (source side) is grounded. A control section 2334a variably changes the ON / OFF cycle and / or ON duty of the MOS transistor 2311 , This converts the control section 234a the input voltage (12V) to the output voltage (48V).
Außerdem steuert die Steuersektion 234a die Menge der während dieser Umwandlung übertragenen Leistung. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise das Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul 120 zum Zuführen von der Niederspannungsbatterie 300 einer Leistung verwendet, die zu einem Stand-byq-Strom, der in die Hochspannungslast 21 fließt, beiträgt, wenn der Fahrzeugleistungsgenerator 200 gestoppt wird (während einem Nicht-Leistungsbetrieb).In addition, the control section controls 234a the amount of power transferred during this transformation. For example, according to the present embodiment, the DC-to-DC conversion module becomes 120 for feeding from the low voltage battery 300 a power used to create a standbyq current in the high voltage load 21 flows, contributes when the vehicle power generator 200 is stopped (during a non-power operation).
Das Fahrzeugleistungszufuhrsystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Konfiguration wie die der vorstehend beschriebenen auf.The vehicle power supply system according to the present embodiment has a configuration like that described above.
Als Nächstes wird ein Reaktionsverfahren für einen Fall beschrieben, in dem sich die maximale Kapazität der Niederspannungslast 310, die mit der Niederspannungsbatterie 300 verbunden ist, in Abhängigkeit des Fahrzeugs unterscheidet. Wie vorstehend beschrieben, weist jedes der Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 die Fähigkeit des Zuführens von Leistung bis zu 400 W bei einer Nennspannung von 12 V auf.Next, a reaction method for a case where the maximum capacity of the low-voltage load is described will be described 310 connected to the low voltage battery 300 connected, depending on the vehicle is different. As described above, each of the DC-to-DC conversion modules has 130 to 136 the capability of supplying power up to 400W at a rated voltage of 12V.
Wenn der erforderliche Wert der von der Li-Batteriepackung 100 zu der Seite der Niederspannungsbatterie 300 zugeführten Leistung (Summe der Betriebsspannung der Niederspannungslast 310 und die Ladeleistung der Niederspannungsbatterie 300) 400 W oder weniger ist, wie in 5 dargestellt, wird lediglich das Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul 130 verwendet. Die anderen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 132 bis 136 sind nicht montiert (vorgesehen).If the required value of the Li battery pack 100 to the side of the low-voltage battery 300 supplied power (sum of the operating voltage of the low-voltage load 310 and the charging power of the low-voltage battery 300 ) 400 W or less, as in 5 only the DC-to-DC conversion module is shown 130 used. The other DC-to-DC conversion modules 132 to 136 are not mounted (provided).
Außerdem werden, wenn der erforderliche Wert der von der Li-Batteriepackung 100 zu der Seite der Niederspannungsbatterie 300 zugeführten Leistung größer als 400 W und 800 W oder geringer ist, wie in 6 dargestellt, lediglich die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 und 132 verwendet. Die anderen Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 134 und 136 werden nicht montiert (vorgesehen).In addition, if the required value of the Li battery pack 100 to the side of the low-voltage battery 300 supplied power is greater than 400 W and 800 W or less, as in 6 shown, only the DC-to-DC conversion modules 130 and 132 used. The other DC-to-DC conversion modules 134 and 136 will not be mounted (provided).
Zudem werden, wenn der erforderliche Wert der von der Li-Batteriepackung 100 zu der Seite der Niederspannungsbatterie 300 zugeführte Leistung größer als 800 W und 1200 W oder weniger ist, wie in 7 dargestellt, die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 134 verwendet. Das verbleibende Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul 136 ist nicht montiert (vorgesehen).In addition, if the required value of the Li battery pack 100 to the side of the low-voltage battery 300 supplied power is greater than 800 W and 1200 W or less, as in 7 shown, the DC-to-DC conversion modules 130 to 134 used. The remaining DC-to-DC conversion module 136 is not mounted (provided).
Ferner werden, wenn der erforderliche Wert der von der Li-Batteriepackung 100 zu der Seite der Niederspannungsbatterie 300 zugeführte Leistung größer als 1200 W und 1600 W oder geringer ist, wie in 1 dargestellt, alle Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodulen 130 bis 136 verwendet.Further, if the required value is that of the Li battery pack 100 to the side of the low-voltage battery 300 supplied power is greater than 1200 W and 1600 W or less, as in 1 shown, all DC-to-DC conversion modules 130 to 136 used.
Auf diese Weise kann in dem Fahrzeugleistungszufuhrsystem gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul (d. h. vier Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136) innerhalb einer Auswahl der maximalen montierbaren Anzahl (wie z. B. vier) ausgewählt und an das Fahrzeugleistungszufuhrsystem montiert sein. Dadurch kann die maximale Kapazität in Abhängigkeit der Anzahl eingestellt werden und anschließend kann die maximale Kapazität auf einfache Weise verändert werden. Zusätzlich ist die Steuersektion 140 für die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 enthalten. Die Steuersektion 140 steuert die Leistungsumwandlungsoperationen synchron mit dem Synchronisierungssignal. Dadurch können, selbst wenn sich die Anzahl der montierten Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 verändern, alle Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 usw. synchron operiert werden.In this way, in the vehicle power supply system according to the present invention, at least one DC-to-DC conversion module (ie, four DC-to-DC conversion modules 130 to 136 ) within a selection of the maximum mountable number (such as four) and mounted to the vehicle power supply system. As a result, the maximum capacity can be set as a function of the number, and then the maximum capacity can be easily changed. In addition, the control section 140 for the DC-to-DC conversion modules 130 to 136 contain. The control section 140 controls the power conversion operations in synchronization with the synchronization signal. This allows, even if the number of mounted DC-to-DC conversion modules 130 to 136 change, all DC-to-DC conversion modules 130 etc. are operated synchronously.
Zusätzlich ist die Li-Batteriepackung 100 durch das Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul 130 usw., die Li-Batteriepackung 110 und die integrierte Steuersektion 140 konfiguriert. Die Li-Batteriezelle 110 dient als mit der Eingabeseite des Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls 130 usw. verbundene Hochspannungsbatterie.In addition, the Li battery pack 100 through the DC-to-DC conversion module 130 etc., the Li-battery pack 110 and the integrated control section 140 configured. The Li battery cell 110 serves as the input side of the DC-to-DC conversion module 130 etc. connected high voltage battery.
Die Steuersektion 140 überwacht den Zustand der Li-Batteriezelle 110 durch synchrones Betätigen mit einem vorbestimmten Taktsignal. Zudem kann das Taktsignal, das in die Steuersektion 140 eingegeben wird auch als Synchronisierungssignal zum Synchronisieren des Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls 130 usw. verwendet werden.The control section 140 monitors the condition of the Li battery cell 110 by synchronously operating with a predetermined clock signal. In addition, the clock signal that enters the control section 140 is also input as a synchronization signal for synchronizing the DC-to-DC conversion module 130 etc. are used.
Dadurch kann das Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul 130 usw. unter Verwendung des für den Betrieb der Steuersektion 140 erforderlichen Taktsignals als Synchronisierungssignal synchronisiert werden. Dadurch ist erforderlich, dass eine Synchronisierungssignalerzeugungssektion separat vorgesehen ist. Die Synchronisierungssignalerzeugungssektion erzeugt das zum Erreichen der Synchronisierung erforderliche Synchronisierungssignal. Dadurch kann die Anzahl der Komponenten reduziert werden und Kosten können verringert werden. Zudem ist die integrierte Li-Batteriepackung 100 an einem Fahrzeug montiert. Eine Lithiumbatterie (Li-Batteriezelle) 110 mit einer Nennspannung von 48 V wird als Hochspannungsbatterie verwendet. Eine Bleibatterie, beispielsweise mit einer Nennspannung von 12 V, wird als die Niederspannungsbatterie 300 verwendet.This allows the DC-to-DC conversion module 130 etc. using the for the operation of the control section 140 required clock signal are synchronized as a synchronization signal. This requires that a synchronization signal generation section be provided separately. The synchronization signal generation section generates the synchronization signal required to achieve the synchronization. This can reduce the number of components and reduce costs. In addition, the integrated Li-battery pack 100 mounted on a vehicle. A lithium battery (Li battery cell) 110 with a rated voltage of 48 V is used as a high voltage battery. A lead-acid battery, for example with a rated voltage of 12 V, is considered the low-voltage battery 300 used.
Dadurch kann in der integrierten Konfiguration irgendeine Anzahl der vier Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 innerhalb der maximal montierbaren Anzahl kombiniert werden. Dadurch kann die maximale Kapazität, die als maximale Menge der Leistung dient, die zugeführt werden kann, in Abhängigkeit der Größe der Verbindungslast verändert werden.As a result, any number of the four DC-to-DC conversion modules may be included in the integrated configuration 130 to 136 be combined within the maximum mountable number. Thereby, the maximum capacity serving as the maximum amount of power that can be supplied can be changed depending on the size of the connection load.
Zusätzlich kann in dem Fahrzeug, wenn die Niederspannungslast 310, die mit einer Bleispeicherbatterie verbunden ist, die verwendet wurde, wenn die letzte allmählich reduziert wird und zu der mit der Hochspannungsbatterie verbundenen Hochspannungslast 210 übergeben wird, eine Li-Batteriepackung 100 aktualisiert werden, wodurch auf einfache Weise auf die Veränderung der Größe der Niederspannungslast 310 reagiert werden kann.Additionally, in the vehicle, when the low voltage load 310 , which is connected to a lead storage battery that was used when the last is gradually reduced and to the high voltage load associated with the high voltage battery 210 is handed over, a Li-battery pack 100 be updated, thereby easily changing the size of the low-voltage load 310 can be reacted.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Ausführungsformen können innerhalb des Umfangs des Erfindungsgedankens ausgeführt werden.The present invention is not limited to the above embodiment. Various embodiments may be practiced within the scope of the inventive concept.
Beispielsweise wird gemäß der vorstehenden Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem eine erforderliche Anzahl des Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmoduls 130 selektiv mit der maximalen Anzahl von vier Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodulen 130 bis 136 verwendet wird. Allerdings kann die maximale Anzahl sich von vier unterscheiden.For example, according to the above embodiment, a case is described in which a required number of the DC-to-DC conversion module 130 selectively with the maximum number of four DC-to-DC conversion modules 130 to 136 is used. However, the maximum number can differ from four.
Überdies ist es nicht erforderlich, die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 mit der gleichen Konfiguration zu kombinieren. Ein Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul mit einer unterschiedlichen Lastkapazität kann wenigstens teilweise enthalten sein.Moreover, it is not necessary to use the DC-to-DC conversion modules 130 to 136 to combine with the same configuration. A DC-to-DC conversion module having a different load capacitance may be at least partially included.
Ferner werden gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Abwärts-Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 beschrieben. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auf einen Fall angewandt werden, in dem eine Mehrzahl von Aufwärts-Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodulen kombiniert werden. Further, according to the embodiment described above, the down-to-DC to DC conversion modules become 130 to 136 described. However, the present invention can be applied to a case where a plurality of up-to-DC to DC conversion modules are combined.
Zusätzlich wird gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein Fall beschrieben, in dem die Li-Batteriezelle 110, die Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 bis 136 und dergleichen als Li-Batteriepackung integriert sind. Allerdings können einige der Konfigurationen von der Integration ausgeschlossen werden. Auch in diesem Fall ist der Vorteil darin unverändert, dass die Fälle, in denen sich die maximale Kapazität der mit der Niederspannungsbatterie 300 verbundenen Niederspannungslast 310 in Abhängigkeit des Fahrzeugs unterscheidet, durch Veränderung der Anzahl der Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodule 130 usw. gestützt werden können.In addition, according to the embodiment described above, a case will be described in which the Li battery cell 110 , the DC-to-DC conversion modules 130 to 136 and the like are integrated as a Li battery pack. However, some of the configurations may be excluded from integration. Also in this case, the advantage is unchanged in that the cases in which the maximum capacity of the low-voltage battery 300 connected low-voltage load 310 differs depending on the vehicle, by changing the number of DC-to-DC conversion modules 130 etc. can be supported.
Wie vorstehend beschrieben, kann bei der vorliegenden Ausführungsform wenigstens ein Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Umwandlungsmodul innerhalb der Auswahl der maximal montierbaren Anzahl von zwei oder mehreren ausgewählt werden und an das Fahrzeugleistungszufuhrsystem montiert werden. Dadurch kann die maximale Kapazität in Abhängigkeit der Anzahl festgelegt werden und anschließend kann die maximale Kapazität auf einfache Weise verändert werden.As described above, in the present embodiment, at least one DC-to-DC conversion module can be selected within the selection of the maximum mountable number of two or more and mounted to the vehicle power supply system. As a result, the maximum capacity can be set depending on the number and then the maximum capacity can be easily changed.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2012-186970 A [0002, 0004] JP 2012-186970 A [0002, 0004]
