DE102016202638A1

DE102016202638A1 - Spannungswandlervorrichtung

Info

Publication number: DE102016202638A1
Application number: DE102016202638.0A
Authority: DE
Inventors: Toshinori Origane; Koji Hachiya
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2016-08-25
Also published as: CN105915055A; JP6284496B2; US9843184B2; JP2016154399A; CN105915055B; US20160248247A1

Abstract

Eine Spannungswandlervorrichtung weist Verbindungsanschlüsse, an welche jeweils eine Batterie, ein Kondensator und eine geschützte Last angeschlossen sind, einen ersten Gleichspannungswandler mit Eingabe-/Ausgabeanschlüssen, einen zweiten Gleichspannungswandler mit Eingabe-/Ausgabeanschlüssen, einen ersten Leistungspfad, von dem ein Ende mit dem ersten Verbindungsanschluss verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, einen zweiten Leistungspfad, von dem ein Ende mit dem zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, einen dritten Leistungspfad, von dem ein Ende mit dem vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Verbindungsanschluss verbunden ist, und einen vierten Leistungspfad auf, von dem ein Ende mit einem mittleren Teil des zweiten Leistungspfads verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2015-031260 , welche am 20. Februar 2015 bei dem japanischen Patentamt eingereicht wurde, wobei deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Spannungswandlervorrichtung, die Spannungen von einer Vielzahl von Gleichspannungsversorgungen erhöht oder erniedrigt, und die erhöhten oder erniedrigten Spannungen einer Last zugeführt.
STAND DER TECHNIK
Ein Fahrzeug, welches eine Leerlaufstoppfunktion und eine Bremsregenerationsfunktion bzw. Bremsenergierückgewinnungsfunktion aufweist, wurde zur Erhaltung der globalen Umwelt und der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs (Kraftstoffeffizienz) entwickelt. Diese Art von Fahrzeug ist mit einer Vielzahl von Gleichspannungsversorgungen, welche eine Batterie und einen Kondensator aufweisen, und einer Spannungswandlervorrichtung einschließlich eines Gleichspannungswandlers versehen. Die Spannungswandlervorrichtung erhöht oder erniedrigt eine Spannung von jeder der Gleichspannungsversorgungen und liefert die erhöhte oder erniedrigte Spannung an eine Last. Die Spannungswandlervorrichtung speichert auch Rückgewinnungsenergie, die von einem in dem Fahrzeug vorgesehenen Generator erzeugt wird, beispielsweise in dem Kondensator.
Beispielsweise ist in einer Spannungswandlervorrichtung der JP 2011-155791 A oder einer Spannungswandlervorrichtung, welche in 7 der JP 4835690 B1 veranschaulicht ist, ein Schalter auf einem Leistungspfad zwischen einer Last (Hilfsmaschine mit einem begrenzten Spannungsbereich), welche derart geschützt werden muss, dass verhindert wird, dass eine an die Last gelieferte Spannung absinkt, und einer Batterie angeordnet. Ein Energiespeicher bzw. Stromspeicher ist mit einem Leistungspfad zwischen der Last und dem Schalter über einen Gleichspannungswandler verbunden. Ein Generator, ein Anlasser und andere Lasten (eine Hilfsmaschine und eine Hilfsmaschine mit großem Spannungsbereich) sind mit einem Leistungspfad zwischen der Batterie und dem Schalter verbunden.
Wenn beispielsweise der Generator aufgrund der Abbremsung des Fahrzeugs Rückgewinnungsenergie erzeugt, wird der Schalter eingeschaltet, um den Gleichspannungswandler zu betreiben, und die Rückgewinnungsenergie wird in dem Energiespeicher gespeichert. Wenn der Generator keine Rückgewinnungsenergie erzeugt wenn sich das Fahrzeug in einem anderen Zustand als dem Leerlaufstopp befindet, wird der Schalter eingeschaltet, um den Gleichspannungswandler zu betreiben, und der Energiespeicher wird entladen. In diesem Fall wird bei der JP 2011-155791 A der Energiespeicher bis zu einer Spannung entladen, mit der der Gleichspannungswandler betrieben werden kann, und der Energiespeicher kann kontinuierlich die Last bis zu einem bestimmten Zeitpunkt, an dem die Spannung der Batterie unmittelbar absinkt, durchgehend antreiben.
Wenn ein Motor nach dem Leerlaufstopp des Fahrzeugs erneut gestartet wird, fließt durch das Starten des Anlassers ein hoher Strom durch den Anlasser und die Spannung der Batterie sinkt unmittelbar ab. Daher wird zu diesem Zeitpunkt der Schalter ausgeschaltet, um die Last und den Energiespeicher von der Batterie und dem Anlasser elektrisch zu trennen, und die Energie des Energiespeichers wird der Last über den Gleichspannungswandler zugeführt. Demzufolge wird die Last kontinuierlich und auf stabile Art und Weise mit der Energie des Energiespeichers betrieben.
Der Gleichspannungswandler der Spannungswandlervorrichtung weist beispielsweise eine bidirektionale, eine Spannung erhöhende/erniedrigende Zerhacker- bzw. Chopperschaltung auf, wie sie in JP 2001-268900 A , JP 2001-292567 A und JP 2005-295671 A offenbart ist. Die bidirektionale, eine Spannung erhöhende/erniedrigende Zerhacker- bzw. Chopperschaltung weist zwei Halbbrückenschaltungen und einen Reaktor auf, Jede der Halbbrückenschaltungen weist zwei Schaltelemente auf, die in Reihe geschaltet sind. Ein Ende des Reaktors ist zwischen den Schaltelementen einer der Halbbrückenschaltungen angeschlossen, und das andere Ende des Reaktors ist zwischen den Schaltelementen der anderen Halbbrückenschaltung angeschlossen.
Ein Betrieb einer an eine Spannungswandlervorrichtung angeschlossenen Last kann problematisch sein, wenn die an die Last gelieferte Spannung auf einen Wert absinkt, der niedriger als ein vorgegebener Wert ist. Daher ist es erforderlich, an eine derartige Last auf eine stabile Art und Weise elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom zu liefern.
Bei einer Spannungswandlervorrichtung, an welche eine Vielzahl von Gleichspannungsversorgungen angeschlossen ist, wird, wenn eine der Gleichspannungsversorgungen intensiv genutzt wird, die Lebensdauer dieser Gleichspannungsversorgung verkürzt. Um die Lebensdauer von jeder der Gleichspannungsversorgungen zu erhöhen ist es daher erforderlich, die Energie von jeder der Gleichspannungsversorgungen effektiv zu nutzen. Wenn als die Vielzahl von Gleichspannungsversorgungen eine Batterie und ein Kondensator an die Spannungswandlervorrichtung angeschlossen sind, entsprechend der Bremsregenerationsfunktion bzw. Bremsenergierückgewinnungsfunktion, ist es bevorzugt, die Möglichkeiten zur Verwendung der in dem Kondensator gespeicherten Rückgewinnungsenergie zu erhöhen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Spannungswandlervorrichtung bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, auf stabile Art und Weise elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom an eine Last zu liefern und die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von jeder Gleichspannungsversorgung effektiv zu nutzen.
Eine erste Gleichspannungsversorgung, eine zweite Gleichspannungsversorgung und eine Last bzw. ein Verbraucher sind an eine Spannungswandlervorrichtung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung angeschlossen bzw. mit dieser verbunden. Die Spannungswandlervorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Spannung bzw. eine jeweilige Spannung von jeder der ersten Gleichspannungsversorgung und der zweiten Gleichspannungsversorgung in eine Spannung bzw. in eine jeweilige Spannung mit einer unterschiedlichen Größe umzuwandeln bzw. umzusetzen, und die umgewandelte bzw. umgesetzte Spannung an die Last zu liefern. Die Spannungswandlervorrichtung weist einen ersten Verbindungsanschluss, an welchem die erste Gleichspannungsquelle angeschlossen ist bzw. mit welchem die erste Gleichspannungsquelle verbunden ist, einen zweiten Verbindungsanschluss, an welchem die zweite Gleichspannungsquelle angeschlossen ist bzw. mit welchem die zweite Gleichspannungsquelle verbunden ist, einen dritten Verbindungsanschluss, an welchem die Last angeschlossen ist bzw. mit welchem die Last verbunden ist, einen ersten Gleichspannungswandler, welcher einen ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss und einen zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss aufweist, einen zweiten Gleichspannungswandler, welcher einen dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss und einen vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss aufweist, einen ersten Leistungspfad bzw. Energiepfad bzw. Strompfad, der ein Ende, das mit dem ersten Verbindungsanschluss verbunden ist, und ein anderes Ende aufweist, das mit dem ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, einen zweiten Leistungspfad bzw. Energiepfad bzw. Strompfad, der ein Ende, das mit dem zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden, und ein anderes Ende aufweist, das mit dem dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, einen dritten Leistungspfad bzw. Energiepfad bzw. Strompfad, der ein Ende, das mit dem vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, und ein anderes Ende aufweist, das mit dem zweiten Verbindungsanschluss verbunden ist, und einen vierten Leistungspfad bzw. Energiepfad bzw. Strompfad auf, der ein Ende, das mit einem mittleren Teil des zweiten Leistungspfads verbunden ist, und ein anderes Ende aufweist, das mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist.
Gemäß dem oben erwähnten ist es möglich, die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von der ersten Gleichspannungsversorgung an die Last über den ersten Verbindungsanschluss, den ersten Leistungspfad, den ersten Gleichspannungswandler, den zweiten Leistungspfad, den vierten Leistungspfad und den dritten Verbindungsanschluss zu liefern. In diesem Fall kann die Spannung von der ersten Gleichspannungsversorgung durch den ersten Gleichspannungswandler in eine der Last entsprechende Spannung bzw. in eine an die Last angepasste Spannung umgewandelt werden. Ferner ist es möglich, die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von der zweiten Gleichspannungsversorgung an die Last über den zweiten Verbindungsanschluss, den dritten Leistungspfad, den zweiten Gleichspannungswandler, den zweiten Leistungspfad, den vierten Leistungspfad und den dritten Verbindungsanschluss zu liefern. In diesem Fall kann die Spannung von der zweiten Gleichspannungsversorgung durch den zweiten Gleichspannungswandler in eine der Last entsprechende Spannung bzw. in eine an die Last angepasste Spannung umgewandelt werden. Daher ist es möglich, auf stabile Art und Weise die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von der ersten Gleichspannungsversorgung und der zweiten Gleichspannungsversorgung an die Last zu liefern. Ferner ist es möglich, die Möglichkeiten zur Verwendung der elektrischen Energie bzw. Leistung bzw. des Stroms von jeder der ersten Gleichspannungsversorgung und der zweiten Gleichspannungsversorgung zu erhöhen, um effektiv die elektrische Energie von jeder der ersten Gleichspannungsversorgung und der zweiten Gleichspannungsversorgung zu nutzen.
In der Spannungswandlervorrichtung in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann der erste Gleichspannungswandler ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement, die in Reihe mit derselben Ausrichtung bzw. mit der gleichen Ausrichtung der jeweiligen Verbindungsanschlüsse zwischen eine Masse bzw. einen Masseanschluss und den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss geschaltet sind, eine erste Drosselspule, von der ein Ende zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement angeschlossen ist bzw. von der ein Ende zwischen das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement geschaltet ist und von der das andere Ende mit dem ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, einen ersten Kondensator, von dem ein Ende zwischen dem ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss und der ersten Drosselspule angeschlossen ist bzw. von dem ein Ende zwischen den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss und die erste Drosselspule geschaltet ist und von dem das andere Ende mit der Masse verbunden ist, und einen zweiten Kondensator aufweisen, von dem ein Ende zwischen dem zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss und dem zweiten Schaltelement angeschlossen ist bzw. von dem ein Ende zwischen den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss und das zweite Schaltelement geschaltet ist und von dem das andere Ende mit der Masse verbunden ist. Ferner kann der zweite Gleichspannungswandler ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement, die in Reihe mit der gleichen Ausrichtung bzw. mit der gleichen Ausrichtung der jeweiligen Verbindungsanschlüsse zwischen eine Masse bzw. einen Masseanschluss und den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss geschaltet sind, eine zweite Drosselspule, von der ein Ende zwischen dem dritten Schaltelement und dem vierten Schaltelement angeschlossen ist bzw. von der ein Ende zwischen das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement geschaltet ist und von der das andere Ende mit dem vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, einen dritten Kondensator, von dem ein Ende zwischen dem vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss und der zweiten Drosselspule angeschlossen ist bzw. von dem ein Ende zwischen den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss und die zweite Drosselspule geschaltet ist und von dem das andere Ende mit der Masse verbunden ist, und einen vierten Kondensator aufweisen, von dem ein Ende zwischen dem dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss und dem vierten Schaltelement angeschlossen ist bzw. von dem ein Ende zwischen den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss und das vierte Schaltelement geschaltet ist und von dem das andere Ende mit der Masse verbunden ist.
In der Spannungswandlervorrichtung in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann der erste Gleichspannungswandler dazu eingerichtet sein, eine über den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss zugeführte Spannung zu erhöhen und die erhöhte Spannung über den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss auszugeben, und dazu eingerichtet sein, eine über den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss zugeführte Spannung zu erniedrigen bzw. abzusenken und die erniedrigte bzw. abgesenkte Spannung über den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss auszugeben. Ferner kann der zweite Gleichspannungswandler dazu eingerichtet sein, eine über den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss zugeführte Spannung zu erniedrigen bzw. abzusenken und die erniedrigte bzw. abgesenkte Spannung über den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss auszugeben, und dazu eingerichtet sein, eine über den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss zugeführte Spannung zu erhöhen und die erhöhte Spannung über den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss auszugeben.
In einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann die Spannungswandlervorrichtung ferner einen fünften Leistungspfad bzw. Energiepfad bzw. Strompfad, von dem ein Ende mit einem mittleren Teil des ersten Leistungspfads verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist, und ein fünftes Schaltelement aufweisen, das in bzw. auf dem fünften Leistungspfad vorgesehen bzw. angeordnet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann die Spannungswandlervorrichtung ferner ein sechstes Schaltelement aufweisen, das in bzw. auf dem vierten Leistungspfad angeordnet ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann die Spannungswandlervorrichtung ferner eine Steuerung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, den ersten Gleichspannungswandlers, den zweiten Gleichspannungswandler und das erste bis sechste Schaltelement zu steuern. Die Last kann eine geschützte Last sein, für welche ein Schutz derart erforderlich ist, dass verhindert wird, dass eine an diese bzw. an die geschützte Last gelieferte Spannung absinkt bzw. einbricht bzw. abfällt. Eine Hochstromlast bzw. eine Last mit hoher Stromaufnahme, durch welche während eines Betriebs ein hoher Strom fließt, und ein Generator, der dazu eingerichtet ist elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. Rückgewinnungsstrom zu erzeugen, können mit der ersten Gleichspannungsversorgung parallel verbunden sein bzw. parallel zu der ersten Gleichspannungsversorgung geschaltet sein. Die zweite Gleichspannungsversorgung kann dazu eingerichtet sein, die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. den Rückgewinnungsstrom, die bzw. der von dem Generator erzeugt wird, zu speichern. In diesem Fall ist die Steuerung dazu eingerichtet, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement einzuschalten und das sechste Schaltelement auszuschalten, wenn der Generator keine elektrische Energie bzw. Leistung bzw. keinen Strom erzeugt und die Hochstromlast nicht in Betrieb ist, und dazu eingerichtet, zumindest den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement auszuschalten und das sechste Schaltelement einzuschalten, wenn die Hochstromlast in Betrieb ist.
In einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann die Spannungswandlervorrichtung ferner einen Stromdetektor aufweisen, der dazu eingerichtet ist einen von dem zweiten Gleichspannungswandler zu dem ersten Gleichspannungswandler fließenden Strom zu ermitteln. Wenn der Generator keine elektrische Energie bzw. Leistung bzw. keinen Strom erzeugt und die Hochstromlast in Betrieb ist, kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, einen zu dem ersten Gleichspannungswandler fließenden Strom auf einen bestimmten Wert, welcher kein Hindernis für einen Antrieb der geschützten Last darstellt bzw. welcher unproblematisch für den Antrieb der geschützten Last ist, oder weniger zu begrenzen, auf der Grundlage eines Werts, der von dem Stromdetektor ermittelt wird.
In einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann die Spannungswandlervorrichtung ferner einen Spannungsdetektor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, eine Spannung der zweiten Gleichspannungsversorgung zu ermitteln. Wenn der Generator keine elektrische Energie bzw. Leistung bzw. keinen Strom erzeugt und die Hochstromlast in Betrieb ist, kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement auszuschalten und das sechste Schaltelement einzuschalten, wenn die Spannung der zweiten Gleichspannungsversorgung, die durch den Spannungsdetektor ermittelt wird, gleich oder höher bzw. größer als ein vorgegebener Wert ist, welcher größer ist als eine Spannung, die erforderlich ist, um die geschützte Last anzutreiben, und dazu eingerichtet sein, den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, den ersten Gleichspannungswandler anzuhalten bzw. zu stoppen bzw. auszuschalten, das fünfte Schaltelement auszuschalten und das sechste Schaltelement einzuschalten, wenn die Spannung der zweiten Gleichspannungsversorgung kleiner als der vorgegebene Wert ist.
In der Spannungswandlervorrichtung in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement einzuschalten und das sechste Schaltelement auszuschalten, wenn die Hochstromlast nicht in Betrieb ist, um elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom der zweiten Gleichspannungsversorgung an die geschützte Last über den ersten Gleichspannungswandler, den zweiten Gleichspannungswandler und das fünfte Schaltelement zu liefern, und um elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom der ersten Gleichspannungsversorgung an die geschützte Last über das fünfte Schaltelement zu liefern. Ferner kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement auszuschalten und das sechste Schaltelement einzuschalten, wenn die Hochstromlast in Betrieb ist, um elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom der zweiten Gleichspannungsversorgung an die geschützte Last über den zweiten Gleichspannungswandler und das sechste Schaltelement zu liefern, und elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom der zweiten Gleichspannungsversorgung an die Hochstromlast über den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu liefern.
In der Spannungswandlervorrichtung in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung kann die Steuerung dazu eingerichtet sein, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement einzuschalten und das sechste Schaltelement auszuschalten, wenn der Generator eine elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. Rückgewinnungsstrom erzeugt, um die zweite Gleichspannungsversorgung mit der elektrischen Rückgewinnungsenergie zu laden, und um die elektrische Rückgewinnungsenergie an die geschützte Last über das fünfte Schaltelement zu liefern.
Eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen es, elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom auf stabile Art und Weise an eine Last zu liefern und auf effiziente Art und Weise die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von jeder Gleichspannungsversorgung zu nutzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Zeichnung, welche einen Aufbau einer Schaltung einer Spannungswandlervorrichtung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht;
2 ist eine Zeichnung, welche einen Betrieb der Schaltung der 1 in Bereitschaft veranschaulicht;
3 ist eine Zeichnung, welche einen Betrieb der Schaltung der 1 beim anfänglichen Starten eines Anlassers veranschaulicht;
4 ist eine Zeichnung, welche einen betrieb der Schaltung der 1 in einem anfänglichen Betrieb veranschaulicht;
5 ist eine Zeichnung, welche einen Betrieb der Schaltung der 1 bei der Erzeugung von Rückgewinnungsenergie veranschaulicht;
6 ist eine Zeichnung, welche einen Betrieb der Schaltung der 1 veranschaulicht, wenn keine Energie erzeugt wird und der Anlasser nicht gestartet ist;
7 ist eine Zeichnung, welche einen Betrieb der Schaltung der 1 veranschaulicht, wenn die Spannung eines Kondensators beim Starten des Anlassers nach einem Leerlaufstopp einen vorgegebenen Wert oder mehr aufweist;
8 ist eine Zeichnung, welche einen Betrieb der Schaltung der 1 veranschaulicht, wenn die Spannung des Kondensators beim Starten des Anlassers nach dem Leerlaufstopp kleiner als der vorgegebene Wert ist;
9 ist eine Zeichnung, welche einen anderen Betrieb der Schaltung der 1 veranschaulicht;
10 ist eine Zeichnung, welche einen weiteren anderen Betrieb der Schaltung der 1 veranschaulicht; und
11 ist eine Zeichnung, welche einen Aufbau einer Schaltung einer Spannungswandlervorrichtung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche oder entsprechende Teile, In Ausführungsformen der Erfindung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein tieferes Verständnis der Erfindung zu vermitteln. Jedoch wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeübt werden kann. In anderen Fällen wurden bekannte Merkmale nicht im Detail beschrieben, um zu verhindern, dass die Erfindung unklar wird.
Zunächst wird ein Aufbau einer Schaltung einer Spannungswandlervorrichtung 100 der Ausführungsform und deren Umgebung mit Bezug auf die 1 beschrieben werden. In der 1 gibt eine durchgezogene Linie eine elektrische Leitung einer Stromversorgungseinrichtung bzw. Energieversorgungseinrichtung bzw. Leistungsversorgungseinrichtung an, und eine gestrichelte Linie gibt eine elektrische Leitung einer Steuereinrichtung oder eine elektrische Leitung einer Kommunikationseinrichtung an (das selbe gilt für die anderen Zeichnungen).
Eine in 1 veranschaulichte Regenerationseinrichtung 200 bzw. Rückgewinnungseinrichtung 200 ist in bzw. an einem Fahrzeug montiert, welches eine Leerlaufstoppfunktion und eine Bremsregenerationsfunktion bzw. Bremsenergierückgewinnungsfunktion aufweist. Die Regenerationseinrichtung 200 weist die Spannungswandlervorrichtung 100, einen Kondensator 11, eine Batterie 12, einen Generator 13 bzw. eine Lichtmaschine 13, eine Last 4 mit großer Stromaufnahme bzw. eine Hochstromlast 4 bzw. einen Hochstromverbraucher 4, eine Last 5 bzw. einen Verbraucher 5, eine geschützte Last 6 bzw. einen geschützten Verbraucher 6, eine elektronische Host- bzw. Haupt-Steuereinheit (ECU) 7, und einen Zündschalter (IG-SW) 8 auf.
Der Kondensator 11 weist einen elektrischen Doppelschichtkondensator auf. Der Kondensator 11 ist ein Beispiel für eine „zweite Gleichspannungsversorgung” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung. Wahlweise kann die zweite Gleichspannungsversorgung eine Lithiumionenbatterie, einen Lithiumionenkondensator oder einen Nickelhydrid-Akkumulator aufweisen.
Die Batterie 12 beinhaltet bzw. umfasst eine herkömmliche Bleibatterie. Die Batterie 12 ist ein Beispiel für eine „erste Gleichspannungsversorgung” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung. Die erste Gleichspannungsversorgung kann eine Batterie oder einen Akkumulator aufweisen, die bzw. der verschieden zur der herkömmlichen Bleibatterie ist.
Der Generator 13 wird von einer Maschine bzw. einem Motor des Fahrzeugs (nicht veranschaulicht) angetrieben, um elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom zu erzeugen. Wenn beispielsweise die Spannung der Batterie 12 während des normalen Betriebs des Fahrzeugs abfällt bzw. absinkt bzw. einbricht, wird der Generator 13 durch eine Antriebskraft des Motors angetrieben, um elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom zu erzeugen. Das Fahrzeug fährt auch während einer Verzögerung bzw. Geschwindigkeitsabnahme des Fahrzeugs und während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs weiter. Daher dreht sich der Motor weiterhin, selbst wenn kein Kraftstoff an den Motor geliefert wird. Diese Drehkraft bzw. dieses Drehmoment wird dazu verwendet, den Generator 13 anzutreiben, um elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom zu erzeugen. Die von dem Generator 13 während der Verzögerung erzeugte elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der von dem Generator 13 während der Verzögerung erzeugte Strom wird als elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. rückgespeiste elektrische Energie bzw. Rückgewinnungsstrom bzw. Rückgewinnungsleistung bezeichnet. Der Kondensator 11 speichert die von dem Generator 13 erzeugte elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den von dem Generator 13 erzeugten Strom.
Die Kraftstoffzufuhr an den Motor wird während der Verzögerung des Fahrzeugs gestoppt. Das heißt, dass die elektrische Energie- bzw. Leistungs- bzw. Stromerzeugung ohne Kraftstoffverbrauch durchgeführt wird. Daher wird der Kraftstoffverbrauch bzw. die Kraftstoffverbrauchsrate des Fahrzeugs verbessert. Wenn die Spannung der Batterie 12 während des normalen Fahrens ausreichend ist, wird keine elektrische Energie- bzw. Leistungs- bzw. Stromerzeugung durch den Generator 13 durchgeführt.
Die Hochstromlast 4 weist einen Elektromotor auf, durch welchen während des Betriebs ein hoher Strom fließt. Die Hochstromlast 4 weist einen Anlasser 4a zum Starten bzw. Anlassen des Motors auf. Bei anderen Beispielen weist die Hochstromlast 4 einen Motor für eine Servolenkung und eine elektrische Bremse bzw. dynamoelektrische Bremse (nicht gezeigt) auf.
Die Last 5 weist elektrische Geräte auf, bei welchen es nicht erforderlich ist, dass sie während des Leerlaufstopps des Fahrzeugs verwendet werden. Die Last 5 weist beispielsweise eine elektrothermische bzw. elektrische Sitzheizung auf.
Die geschützte Last 6 weist elektrische Geräte auf, welche auch während des Leerlaufstopps des Fahrzeugs mit elektrischer Energie bzw. Leistung bzw. Strom versorgt werden müssen und welche derart geschützt werden müssen, dass verhindert wird, dass eine an sie bzw. eine an die geschützte Last 6 gelieferte Spannung abfällt bzw. absinkt bzw. einbricht, beispielsweise wenn der Motor nach einem Leerlaufstopp erneut gestartet wird (der Anlasser 4a gestartet wird). Die geschützte Last 6 weist beispielsweise ein Navigationssystem, Audio bzw. ein Radio, eine Klimaanlage, ein Messgerät bzw. eine Anzeigeinstrument, ein Getriebe und eine Sicherheitseinrichtung auf.
Die Host-ECU 7 ist mit der Spannungswandlervorrichtung 100 beispielsweise über ein Controller Area Network (CAN) verbunden. Die Host-ECU 7 übermittelt eine einen Zustand des Fahrzeugs angebende Information und eine Betriebsanweisung bzw. Anweisung für einen Betrieb an die Spannungswandlervorrichtung 100.
Ein Ende des IG-SW 8 ist mit einer positiven Elektrode der Batterie 12 verbunden. Das andere Ende des IG-SW 8 ist mit der Spannungswandlervorrichtung 100 verbunden. Eine negative Elektrode der Batterie 12 ist geerdet bzw. mit der Masse verbunden. Die Hochstromlast 4, der Generator 13, die Last 5 und die Host-ECU 7 sind parallel an die Batterie 12 angeschlossen bzw. parallel zu der Batterie 12 geschaltet.
Die Spannungswandlervorrichtung 100 wandelt bzw. setzt eine Spannung von jeder der Gleichspannungsversorgungen 11 und 12, welche mit der Spannungswandlervorrichtung 100 verbunden sind, in eine Spannung einer unterschiedlichen Größe um, und liefert die umgewandelte bzw. umgesetzte Spannung an die geschützte Last 6. Die Spannungswandlervorrichtung 100 ist mit Leistungspfaden S1 bis S5 bzw. Strompfaden S1 bis S5 bzw. elektrischen Energiepfaden S1 bis S5, Verbindungsanschlüssen N1 bis N3, einem ersten Gleichspannungswandler 1, einem zweiten Gleichspannungswandler 2, einem Feldeffekttransistor (FET) Q5, einem FET Q6, einer Steuerung 10, einem Spannungsdetektor 14 und einem Stromdetektor 15 versehen.
Die positive Elektrode der Batterie 12 ist mit dem ersten Verbindungsanschluss N1 verbunden. Der Kondensator 11 ist mit dem zweiten Verbindungsanschluss N2 verbunden. Die geschützte Last 6 ist mit dem dritten Verbindungsanschluss N3 verbunden. Die Spannungswandlervorrichtung 100 ist auch mit anderen Verbindungsanschlüssen versehen, welche durch weiße Kreise angegeben sind, die auf einer strichpunktierten Linie, welche die Spannungswandlervorrichtung 100 in 1 andeutet, angeordnet sind (ohne Bezugszeichen, das selbe gilt für die anderen Zeichnungen).
Der erste Gleichspannungswandler 1 weist einen ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss T1 und einen zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 auf. Der zweite Gleichspannungswandler 2 weist einen dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss T3 und einen vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss T4 auf.
Ein Ende des ersten Leistungspfads S1 ist mit dem ersten Verbindungsanschluss N1 verbunden. Das andere Ende des ersten Leistungspfads S1 ist mit dem ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss T1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 verbunden. Ein Ende des zweiten Leistungspfads S2 ist mit dem zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 verbunden. Das andere Ende des zweiten Leistungspfads S2 ist mit dem dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss T3 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 verbunden. Ein Ende des dritten Leistungspfads S3 ist mit dem vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss T4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 verbunden. Das andere Ende des dritten Leistungspfads S3 ist mit dem zweiten Verbindungsanschluss N2 verbunden.
Ein Ende des vierten Leistungspfads S4 ist mit einem mittleren Teil des zweiten Leistungspfads S2 verbunden. Das andere Ende des vierten Leistungspfads S4 ist mit dem dritten Verbindungsanschluss N3 verbunden. Ein Ende des fünften Leistungspfads S5 ist mit einem mittleren Teil des ersten Leistungspfads S1 verbunden. Das andere Ende des fünften Leistungspfads S5 ist mit einem mittleren Teil des vierten Leistungspfads S4 verbunden. Das heißt, das andere Ende des fünften Leistungspfads S5 ist mit dem dritten Verbindungsanschluss N3 über einen Teil des vierten Leistungspfads S4 verbunden.
Wie in 1 veranschaulicht sind der zweite Leistungspfad S2 und der vierte Leistungspfads S4 an einem Verbindungspunkt Px verbunden bzw. miteinander verbunden. Der vierte Leistungspfad S4 und der fünfte Leistungspfad S5 sind an einem Verbindungspunkt Py verbunden bzw. miteinander verbunden. Der erste Leistungspfad S1 und der fünfte Leistungspfad S5 sind an einem Verbindungspunkt Pz verbunden bzw. miteinander verbunden.
Der FET Q5 weist einen n-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) auf. Der FET Q6 weist einen n-Kanal MOSFET auf.
Der FET Q5 ist auf bzw. in dem fünften Leistungspfad S5 angeordnet. Eine Drain des FETs Q5 ist mit dem vierten Leistungspfad S4 verbunden. Eine Source des FETs Q5 ist mit dem ersten Leistungspfad S1 verbunden. Eine Diode D5, welche parallel zwischen die Source und die Drain des FETs Q5 geschaltet ist, ist eine parasitäre Diode des FETs Q5. Eine Anode der Diode D5 ist mit dem ersten Leistungspfad S1 verbunden. Eine Kathode der Diode D5 ist mit dem vierten Leistungspfad S4 verbunden. Daher ermöglicht die Diode D5, dass ein Strom von dem ersten Leistungspfad S1 in Richtung des vierten Leistungspfads S4 fließt. Der FET Q5 ist ein Beispiel für ein „fünftes Schaltelement” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
Der FET Q6 ist auf bzw. in dem vierten Leistungspfad S4 an einer Position zwischen dem Verbindungspunkt Py und dem Verbindungspunkt Px angeordnet. Eine Drain des FETs Q6 ist mit dem zweiten Leistungspfad S2 verbunden. Eine Source des FETs Q6 ist mit dem fünften Leistungspfad S5 und dem dritten Verbindungsanschluss N3 verbunden. Eine Diode D6, welche parallel zwischen die Source und die Drain des FETs Q6 geschaltet ist, ist eine parasitäre Diode des FETs Q6. Eine Anode der Diode D6 ist mit dem fünften Leistungspfad S5 und dem dritten Verbindungsanschluss N3 verbunden. Eine Kathode der Diode D6 ist mit dem zweiten Leistungspfad S2 verbunden. Daher ermöglicht die Diode D6, dass ein Strom von dem fünften Leistungspfad S5 oder dem dritten Verbindungsanschluss N3 in Richtung des zweiten Leistungspfads S2 fließt. Der FET Q6 ist ein Beispiel für ein „sechstes Schaltelement” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
Der erste Gleichspannungswandler 1 weist einen FET Q1, einen FET Q2, eine Drosselspule L1, einen Kondensator C1 und einen Kondensator C2 auf.
Der FET Q1 weist einen n-Kanal MOSFET auf. Der FET Q2 weist einen n-Kanal MOSFET auf. Der FET Q1 und der FET Q2 sind in Reihe mit gleicher Ausrichtung zwischen die Masse bzw. den Masseanschluss und den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 geschaltet. Insbesondere ist eine Source des FETs Q1 mit der Masse verbunden. Eine Drain des FETs Q1 ist mit einer Source des FETs Q2 verbunden. Eine Drain des FETs Q2 ist mit dem zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 verbunden. Der FET Q1 ist ein Beispiel für ein „erstes Schaltelement” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung. Der FET Q2 ist ein Beispiel für ein „zweites Schaltelement” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
Eine Diode D1, welche parallel zwischen die Source und die Drain des FETs Q1 geschaltet ist, ist eine parasitäre Diode des FETs Q1. Eine Diode D2, welche parallel zwischen die Source und die Drain des FETs Q2 geschaltet ist, ist eine parasitäre Diode des FETs Q2. Eine Anode der Diode D1 ist mit der Masse bzw. dem Masseanschluss verbunden. Eine Kathode der Diode D1 ist mit einer Anode der Diode D2 verbunden. Eine Kathode der Diode D2 ist mit dem zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 verbunden. Daher ermöglichen die Diode D1 und die Diode D2, dass ein Strom in Richtung des zweiten Eingabe-/Ausgabeanschlusses T2 fließt.
Ein Ende der Drosselspule L1 ist zwischen den FET Q1 und den FET Q2 geschaltet. Das andere Ende der Drosselspule L1 ist mit dem ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss T1 verbunden. Die Drosselspule L1 ist ein Beispiel für eine „erste Drosselspule” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
Ein Ende des Kondensators C1 ist zwischen den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss T1 und die Drosselspule L1 geschaltet. Das andere Ende des Kondensators C1 ist mit der Masse bzw. dem Masseanschluss verbunden. Ein Ende des Kondensators C2 ist zwischen den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 und den FET Q2 geschaltet. Das andere Ende des Kondensators C2 ist mit der Masse bzw. dem Masseanschluss verbunden. Der Kondensator C1 ist ein Beispiel für einen „ersten Kondensator” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung. Der Kondensator C2 ist ein Beispiel für einen „zweiten Kondensator” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
Der zweite Gleichspannungswandler 2 weist einen FET Q3, einen FET Q4, eine Drosselspule L2, einen Kondensator C3 und einen Kondensator C4 auf.
Der FET Q3 weist einen n-Kanal MOSFET auf. Der FET Q4 weist einen n-Kanal MOSFET auf. Der FET Q3 und der FET Q4 sind in Reihe mit derselben Ausrichtung zwischen die Masse bzw. den Masseanschluss und den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss T3 geschaltet. Insbesondere ist eine Source des FETs Q3 mit der Masse bzw. dem Masseanschluss verbunden. Eine Drain des FETs Q3 ist mit einer Source des FETs Q4 verbunden. Eine Drain des FETs Q4 ist mit dem dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss T3 verbunden. Der FET Q3 ist ein Beispiel für ein „drittes Schaltelement” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung. Der FET Q4 ist ein Beispiel für ein „viertes Schaltelement” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
Eine Diode D3, welche parallel zwischen die Source und die Drain des FETs Q3 geschaltet ist, ist eine parasitäre Diode des FETs Q3. Eine Diode D4, welche parallel zwischen die Source und die Drain des FETs Q4 geschaltet ist, ist eine parasitäre Diode des FETs Q4. Eine Anode der Diode D3 ist mit der Masse bzw. dem Masseanschluss verbunden. Eine Kathode der Diode D3 ist mit einer Anode der Diode D4 verbunden. Eine Kathode der Diode D4 ist mit dem dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss T3 verbunden. Daher ermöglichen die Diode D3 und die Diode D4, dass ein Strom in Richtung des dritten Eingabe-/Ausgabeanschlusses T3 fließt.
Ein Ende der Drosselspule L2 ist zwischen den FET Q3 und den FET Q4 geschaltet. Das andere Ende der Drosselspule L2 ist mit dem vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss T4 verbunden. Die Drosselspule L2 ist ein Beispiel für eine „zweite Drosselspule” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
Ein Ende des Kondensators C3 ist zwischen den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss T4 und die Drosselspule L2 geschaltet. Das andere Ende des Kondensators C3 ist mit der Masse bzw. dem Masseanschluss verbunden. Ein Ende des Kondensators C4 ist zwischen den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss T3 und den FET Q4 geschaltet. Das andere Ende des Kondensators C4 ist mit der Masse bzw. dem Masseanschluss verbunden. Der Kondensator C3 ist ein Beispiel für einen „dritten Kondensator” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung. Der Kondensator C4 ist ein Beispiel für einen „vierten Kondensator” in einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung.
Eine Schaltung der Bestandteile des ersten Gleichspannungswandlers 1 und eine Schaltung der Bestandteile des zweiten Gleichspannungswandlers 2 sind mit Bezug auf den Verbindungspunkt Px zwischen dem zweiten Leistungspfad S2 und dem vierten Leistungspfad S4 symmetrisch.
Die Steuerung 10 weist eine CPU und einen Speicher bzw. Datenspeicher auf. Die Steuerung 10 steuert den Betrieb des ersten Gleichspannungswandlers 1 und den Betrieb des zweiten Gleichspannungswandlers 2. Insbesondere sind Gates (nicht gezeigt, das selbe gilt für die anderen Zeichnungen) der FETs Q1 und Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 und der FETs Q3 und Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 mit der Steuerung 10 verbunden. Die Steuerung 10 führt dem Gate von jedem der FETs Q1, Q2, Q3 und Q4 ein Ansteuersignal zu, um jeden der FETs Q1, Q2, Q3 und Q4 einzuschalten oder auszuschalten. Dementsprechend werden der erste Gleichspannungswandler 1 und der zweite Gleichspannungswandler 2 in einen unter Spannung stehenden Zustand bzw. stromführenden Zustand bzw. eingeschalteten Zustand oder einen spannungslosen Zustand bzw. nicht stromführenden Zustand bzw. ausgeschalteten Zustand gebracht. Die Steuerung 10 steuert einen Schaltvorgang zum Einschalten oder Ausschalten von jedem der FETs Q1, Q2, Q3 und Q4 durch Pulsweitenmodulation (PWM). Auf diese Weise wird die Spannung in dem bzw. von dem ersten Gleichspannungswandler 1 und in dem bzw. von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 erhöht oder erniedrigt.
In dem ersten Gleichspannungswandler 1 kann eine über den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss T1 zugeführte Spannung durch den Schaltvorgang der FETs Q1 und Q2 erhöht werden, um diese über den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 auszugeben bzw. um die erhöhte Spannung über den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 auszugeben. Des Weiteren kann eine über den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 zugeführte Spannung durch den Schaltvorgang der FETs Q1 und Q2 erniedrigt werden, um sie bzw. die erniedrigte Spannung über den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss T1 auszugeben. Des Weiteren führt ein Einschalten des FETs Q2 zu einem bidirektional unter Spannung stehenden Zustand bzw. zu einem bidirektional spannungsführenden Zustand bzw. zu einem Zustand, in dem bidirektional eine Spannung bzw. ein Strom übertragen werden kann.
In dem zweiten Gleichspannungswandler 2 kann eine über den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss T3 zugeführte Spannung durch den Schaltvorgang der FETs Q3 und Q4 erniedrigt werden, um sie bzw. die erniedrigte Spannung über den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss T4 auszugeben. Des Weiteren kann eine über den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss T4 zugeführte Spannung durch den Schaltvorgang der FETs Q3 und Q4 erhöht werden, um sie bzw. die erhöhte Spannung über den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss T3 auszugeben. Des Weiteren führt ein Einschalten des FETs Q4 zu einem bidirektional unter Spannung stehenden Zustand bzw. zu einem bidirektional spannungsführenden Zustand bzw. zu einem Zustand, in dem bidirektional eine Spannung bzw. ein Strom übertragen werden kann.
Die Steuerung 10 steuert auch einen Einschaltvorgang und einen Ausschaltvorgang der FETs Q5 und Q6. Insbesondere sind Gates (nicht gezeigt, das selbe gilt für die anderen Zeichnungen) der FETs Q5 und Q6 mit der Steuerung 10 verbunden. Die Steuerung 10 führt dem Gate von jedem der FETs Q5 und Q6 ein Ansteuersignal zu, um jeden der FETs Q5 und Q6 einzuschalten oder auszuschalten. Dementsprechend wird der vierte Leistungspfad S4 oder der fünfte Leistungspfad S5 in einen unter Spannung stehenden Zustand bzw. spannungs- bzw. stromführenden bzw. eingeschalteten Zustand oder einen spannungs- bzw. stromlosen bzw. ausgeschalteten Zustand bzw. spannungsfreien Zustand gebracht.
Die Steuerung 10 und die Host-ECU 7 kommunizieren miteinander. Insbesondere empfängt die Steuerung 10 von der Host-ECU 7 eine Information, welche einen Zustand des Fahrzeugs oder eine Betriebsanweisung bzw. Anweisung bzgl. des Betriebs angibt. 1 veranschaulicht keine elektrischen Leitungen einer Steuereinrichtung und keine elektrischen Leitungen einer Kommunikationseinrichtung in der Spannungswandlervorrichtung 100 (das gleiche gilt für die anderen Zeichnungen).
Der Stromdetektor 15 ist zwischen dem Verbindungspunkt Px auf bzw. in bzw. an dem zweiten Leistungspfad S2 und dem zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 angeordnet. Der Stromdetektor 15 ermittelt einen durch den zweiten Leistungspfad S2 fließenden Strom und einen von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließenden Strom. Die Steuerung 10 begrenzt einen Strom, der zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließt, auf der Grundlage eines Wertes, der von dem Stromdetektor 15 ermittelt wird, wenn der Anlasser 4a in Betrieb ist.
Der Spannungsdetektor 14 ermittelt die Spannung des Kondensators 11. Die Steuerung 10 berechnet eine Ladungsmenge des Kondensators 11 und steuert die Betriebe des ersten Gleichspannungswandlers 1, des zweiten Gleichspannungswandlers 2, und der FETs Q5 und Q6 auf der Grundlage einer Spannung, die von dem Spannungsdetektor 14 ermittelt wird.
Als nächstes wird der Betrieb der Spannungswandlervorrichtung 100 mit Bezug auf die 2 bis 10 beschrieben werden.
Wenn sich der IG-SW 8 in einem AUS-Zustand befindet, befindet sich das Fahrzeug in einem gestoppten Zustand bzw. angehaltenen Zustand bzw. Stoppzustand, und die Regenerationseinrichtung 200 befindet sich in einem Standby-Zustand bzw. in einem Bereitschaftszustand. In diesem Fall ist es erforderlich, der Host-ECU 7, der Last 5 und der geschützten Last 6 einen Strom zuzuführen, um die Host-ECU 7, die Last 5 und die geschützte Last 6 zu betreiben. Daher wird, wie durch Pfeile in 2 angedeutet, elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom von der Batterie 12 an die Last 5, die Host-ECU 7 und die Spannungswandlervorrichtung 100 geliefert.
Im Bereitschaftszustand befinden sich in der Spannungswandlervorrichtung 100 der erste Gleichspannungswandler 1 und der zweite Gleichspannungswandler 2 in einem Stoppzustand bzw. angehaltenem Zustand (die FETs Q1 bis Q4 befinden sich in einem AUS-Zustand) und die FETs Q5 und Q6 befinden sich ebenfalls in einem AUS-Zustand. Daher wird die von der Batterie 12 an den ersten Verbindungsanschluss N1 der Spannungswandlervorrichtung 100 gelieferte elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der von der Batterie 12 an den ersten Verbindungsanschluss N1 der Spannungswandlervorrichtung 100 gelieferte Strom an die geschützte Last 6 über den ersten Leistungspfad S1, den fünften Leistungspfad S5, die Diode D5 des FETs Q5, den vierten Leistungspfad S4 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Wenn der IG-SW 8 durch eine Betätigung eines Fahrers eingeschaltet wird, dann wird der Anlasser 4a zunächst bzw. anfänglich gestartet, um zunächst bzw. anfänglich den Motor zu starten. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie durch einen Pfeil in 3 angegeben, der Anlasser 4a durch die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von der Batterie 12 gestartet. In der Spannungswandlervorrichtung 100 stoppt die Steuerung 10 den ersten Gleichspannungswandler 1 und den zweiten Gleichspannungswandler 2 bzw. schaltet diese aus (schaltet die FETs Q1 bis Q4 aus), schaltet den FET Q6 aus und schaltet den FET Q5 ein. Dementsprechend wird die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom der Batterie 12 an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den fünften Leistungspfad S5, den FET Q5, den vierten Leistungspfad S4 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Wenn das Fahrzeug durch eine Betätigung durch einen Fahrer nach dem Starten des Motors einen anfänglichen Betrieb durchführt, erzeugt der Generator 13 elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom. Die von dem Generator 13 erzeugte elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der von dem Generator 13 erzeugte Strom wird der Last 5, der Host-ECU 7 und der Spannungswandlervorrichtung 100 wie durch Pfeile in 4 angedeutet zugeführt.
Während des anfänglichen Betriebs stoppt in der Spannungswandlervorrichtung 100 die Steuerung 10 den ersten Gleichspannungswandler 1 und den zweiten Gleichspannungswandler 2 (schaltet die FETs Q1 bis Q4 aus), schaltet den FET Q6 aus, und schaltet den FET Q5 ein. Daher wird die von dem Generator 13 erzeugte elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der von dem Generator 13 erzeugte Strom der geschützten Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den fünften Leistungspfad S5, den FET Q5, den vierten Leistungspfad S4 und den dritten Verbindungsanschluss N3 zugeführt.
Wenn beispielsweise ein Fahrer ein Gaspedal freigibt bzw. entlastet oder ein Bremspedal drückt, um das Fahrzeug während eines Fahrens des Fahrzeugs zu verlangsamen, erzeugt der Generator 13 eine elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. Rückgewinnungsstrom. Die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung bzw. der Rückgewinnungsstrom wird von dem Generator 13 an die Last 5, die Host-ECU 7, die Batterie 12 und die Spannungswandlervorrichtung 100 wie durch Pfeile in 5 angegeben geliefert. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn sich die Spannung der Batterie 12 in einem abgesenkten bzw. verringerten Zustand befindet, die Batterie 12 mit der elektrischen Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung bzw. dem Rückgewinnungsstrom geladen (nicht veranschaulicht).
Wenn die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. der Rückgewinnungsstrom erzeugt wird, schaltet die Steuerung 10 in der Spannungswandlervorrichtung 100 den FET Q5 ein und schaltet den FET Q6 aus. Dementsprechend wird die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung bzw. der Rückgewinnungsstrom über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den fünften Leistungspfad S5, den FET Q5, den vierten Leistungspfad S4 und den dritten Verbindungsanschluss N3 der geschützten Last 6 zugeführt.
Ferner betreibt die Steuerung 10 den ersten Gleichspannungswandler 1 und den zweiten Gleichspannungswandler 2, um die Spannung der elektrischen Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung, die über den ersten Verbindungsanschluss N1 und den ersten Leistungspfad S1 zugeführt wird, in eine dem Kondensator 11 entsprechende Spannung bzw. in eine an den Kondensator 11 angepasste Spannung umzuwandeln bzw. umzusetzen, und gibt die Leistung bzw. elektrische Energie bzw. den Strom an den Kondensator 11 über den zweiten Verbindungsanschluss N2 aus.
Insbesondere ermöglicht bzw. erlaubt die Steuerung 10 beispielsweise, dass die FETs Q1 und Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 einen Schaltvorgang (SW) durchführen, belässt den FET Q3 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 ausgeschaltet bzw. behält den ausgeschalteten Zustand des FETs Q3 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 bei und belässt den FET Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 eingeschaltet bzw. behält den eingeschalteten Zustand des FETs Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 bei. Dementsprechend wird die Spannung der elektrischen Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung, die über den ersten Verbindungsanschluss N1 und den ersten Leistungspfad S1 zugeführt wird, von dem ersten Gleichspannungswandler 1 erhöht. Danach wird die umgewandelte bzw. umgesetzte elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung an den Kondensator 11 über den zweiten Verbindungsanschluss N2 nach Durchlaufen des ersten Gleichspannungswandlers 1, des zweiten Leistungspfads S2, des FETs Q4 und der Drosselspule L2 des zweiten Gleichspannungswandlers 2, und des dritten Leistungspfads S3 ausgegeben.
Wahlweise belässt die Steuerung den FET Q1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 ausgeschaltet, belässt den FET Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 eingeschaltet und ermöglicht, dass die FETs Q3 und Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 einen Schaltvorgang durchführen. Dementsprechend wird die Spannung der elektrischen Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung, die über den ersten Verbindungsanschluss N1 und den ersten Leistungspfad S1 zugeführt wird, dem zweiten Gleichspannungswandler 2 nach Durchlaufen der Drosselspule L1 und des FETs Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1, und des zweiten Leistungspfads S2 zugeführt. Dann wird die Spannung der elektrischen Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 erniedrigt. Dann wird die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung an den Kondensator 11 über den zweiten Verbindungsanschluss N2 nach Durchlaufen des zweiten Gleichspannungswandlers 2 und des dritten Leistungspfads S3 ausgegeben.
Der Kondensator 11 wird mit der über den zweiten Verbindungsanschluss N2 ausgegebenen elektrischen Energie bzw. Leistung bzw. mit dem über den zweiten Verbindungsanschluss N2 ausgegebenen Strom geladen. Das heißt, die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Leistung bzw. der Rückgewinnungsstrom wird in dem Kondensator 11 gespeichert.
Wenn sich das Fahrzeug in einem anderen Zustand als dem Leerlaufstopp befindet und der Generator 13 keine elektrische Energie bzw. Leistung bzw. keinen Strom erzeugt, wurde der Anlasser 4a auch nicht gestartet. Dies tritt beispielsweise auf, wenn die Spannung der Batterie 12 und die Spannung des Kondensators 11 ausreichend hoch sind. Wenn auf diese Weise der Generator 13 keine elektrische Energie bzw. Leistung bzw. keinen Strom erzeugt und sich der Anlasser 4a nicht in Betrieb befindet, wird die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von der Batterie 12 an die Last 5, die Host-ECU 7 und die Spannungswandlervorrichtung 100 wie durch Pfeile in 6 angegeben geliefert.
Zu diesem Zeitpunkt schaltet in der Spannungswandlervorrichtung 100 die Steuerung 10 den FET Q5 ein und schaltet den FET Q6 aus, wie in 6 veranschaulicht. Dementsprechend wird die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von der Batterie 12 an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den fünften Leistungspfad S5, den FET Q5, den vierten Leistungspfad S4 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Die Steuerung 10 betreibt den ersten Gleichspannungswandler 1 und den zweiten Gleichspannungswandler 2, um eine von dem Kondensator 11 über den zweiten Verbindungsanschluss N2 und den dritten Leistungspfad S3 zugeführte Spannung durch den ersten Gleichspannungswandler 1 und den zweiten Gleichspannungswandler 2 in eine der geschützten Last 6 entsprechende Spannung bzw. in eine an die geschützte Last 6 angepasste Spannung umzuwandeln, und die elektrische Energie bzw. Leistung an den ersten Leistungspfad S1 auszugeben.
Insbesondere ermöglicht die Steuerung 10 beispielsweise, dass die FETs Q3 und Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 einen Schaltvorgang durchführen, belässt den FET Q1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 ausgeschaltet, und belässt den FET Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 eingeschaltet. Dementsprechend wird die von dem Kondensator 11 über den zweiten Verbindungsanschluss N2 und den dritten Leistungspfad S3 zugeführte Spannung durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 erhöht. Dann wird die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 an den ersten Leistungspfad S1 über den zweiten Leistungspfad S2, und den FET Q2 und die Drosselspule L1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 ausgegeben.
Wahlweise belässt die Steuerung 10 den FET Q3 des zweiten Gleichspannungswandlers S2 ausgeschaltet, belässt den FET Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 eingeschaltet, und ermöglicht, dass die FETs Q1 und Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 einen Schaltvorgang durchführen. Dementsprechend wird die von dem Kondensator 11 über den zweiten Verbindungsanschluss N2 und den dritten Leistungspfad S3 zugeführte Spannung an den ersten Gleichspannungswandler 1 über die Drosselspule L2 und den FET Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2, und den zweiten Leistungspfad S2 geliefert. Dann wird die Spannung von dem Kondensator 11 durch den ersten Gleichspannungswandler 1 abgesenkt bzw. erniedrigt. Dann wird die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung von dem ersten Gleichspannungswandler 1 an den ersten Leistungspfad S1 ausgegeben.
Wie oben beschrieben wird die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom des Kondensators 11, die bzw. der von dem ersten Gleichspannungswandler 1 an den ersten Leistungspfad S1 ausgegeben wird, an die geschützte Last 6 über den fünften Leistungspfad S5, den FET Q5, den vierten Leistungspfad S4 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert. Dementsprechend wird der Kondensator 11 entladen.
Wenn das Fahrzeug in einen Fahrzustand mit äußerst geringer Geschwindigkeit oder einen Stoppzustand bzw. angehaltenen Zustand gelangt, und eine vorgegebene Bedingung zum Umschalten in den Leerlaufstopp erfüllt ist, wird der Leerlaufstopp gestartet bzw. mit dem Leerlaufstopp begonnen. In diesem Fall ist die Bedingung zum Umschalten in den Leerlaufstopp beispielsweise, dass noch eine elektrische Energie bzw. Leistung in dem Kondensator 11 oder der Batterie 12 vorhanden ist, die der geschützten Last 6 zugeführt werden kann, wenn der Motor neu gestartet wird. Die Host-ECU 7 bestimmt, ob die Bedingung zum Umschalten in den Leerlaufstopp erfüllt ist, und steuert den Leerlaufstopp. Während des Leerlaufstopps erzeugt der Generator 13 keine elektrische Energie bzw. Leistung bzw. keinen Strom und keine Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung bzw. keinen Rückgewinnungsstrom.
Dann ermöglicht bzw. erlaubt die Steuerung 10, wenn der Leerlaufstopp beendet wurde und der Anlasser 4a gestartet wurde, um den Motor neu zu starten, dass der Spannungsdetektor 14 die Spannung des Kondensators 11 ermittelt. Zu diesem Zeitpunkt betreibt die Steuerung 10, wenn die Spannung des Kondensators 11, die von dem Spannungsdetektor 14 ermittelt wird, gleich einem vorgegebenen Wert (ein Wert, der größer ist als eine Spannung, die erforderlich ist, um die geschützte Last 6 anzutreiben) oder größer ist, den ersten Gleichspannungswandler 1 und den zweiten Gleichspannungswandler 2, schaltet den FET Q5 aus, und schaltet den FET Q6 ein, wie in 7 veranschaulicht.
Insbesondere ermöglicht die Steuerung 10 beispielsweise, dass die FETs Q3 und Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 einen Schaltvorgang durchführen. Dementsprechend wird die Spannung von dem Kondensator 11 durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 entsprechend der geschützten Last 6 erhöht, nach Durchlaufen des zweiten Verbindungsanschlusses N2 und des dritten Leistungspfads S3. Dann wird die umgewandelte Spannung bzw. elektrische Energie bzw. Leistung von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 an die geschützte Last 6 über den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Wahlweise belässt die Steuerung 10 den FET Q3 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 ausgeschaltet und belässt den FET Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 eingeschaltet. Dementsprechend wird wie durch Pfeile in 7 angedeutet die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von dem Kondensator 11 über den zweiten Verbindungsanschluss N2, den dritten Leistungspfad S3, den FET Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 der geschützten Last 6 zugeführt.
Ferner wird wie durch Pfeile in 7 angedeutet die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von dem Kondensator 11 dem ersten Gleichspannungswandler 1 über den zweiten Verbindungsanschluss N2, den dritten Leistungspfad S3, den zweiten Gleichspannungswandler 2 und den zweiten Leistungspfad S2 zugeführt.
Zu diesem Zeitpunkt belässt die Steuerung 10 den FET Q1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 ausgeschaltet und belässt den FET Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 eingeschaltet. Dementsprechend wird die von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 an den ersten Gleichspannungswandler 1 gelieferte elektrische Energie bzw. Leistung dem Anlasser 4a, der Hochstromlast 4 und der Last 5 über den FET Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1, den ersten Leistungspfad S1 und den ersten Verbindungsanschluss N1 zugeführt.
Wahlweise ermöglicht die Steuerung 10, dass die FETs Q1 und Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 einen Schaltvorgang durchführen. Dementsprechend wird die von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 an den ersten Gleichspannungswandler 1 gelieferte Spannung durch den ersten Gleichspannungswandler 1 abgesenkt bzw. erniedrigt, entsprechend dem Anlasser 4a, der Hochstromlast 4 und der Last 5. Dann wird die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung von dem ersten Gleichspannungswandler 1 an den Anlasser 4a, die Hochstromlast 4 und die Last 5 über den ersten Leistungspfad S1 und den ersten Verbindungsanschluss N1 geliefert.
Wenn die Ladungsmenge des Kondensators groß ist, wird wie oben beschrieben die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von dem Kondensator 11 nicht nur an die geschützte Last 6, sondern auch an den Anlasser 4a, die Hochstromlast 4 und die Last 5 geliefert.
Ferner ermöglicht die Steuerung 10 dem Stromdetektor 15, einen von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließenden Strom zu ermitteln, wenn die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von dem Kondensator 11 an die Hochstromlast 4 und die Last 5 geliefert wird. Dann begrenzt die Steuerung 10 den zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließenden Strom auf einen bestimmten Wert, welcher kein Hindernis für den Antrieb der geschützten Last 6 bildet bzw. darstellt bzw. welcher für den Antrieb der geschützten Last 6 unproblematisch ist, oder weniger bzw. auf einen geringeren Wert, auf der Grundlage eines Werts (Stromwerts), der von dem Stromdetektor 15 ermittelt wird.
Insbesondere steuert die Steuerung 10 den Ein-Betrieb bzw. die Ein-Betriebszeit bzw. das Tastverhältnis eines PWM-Signals um zu ermöglichen, dass die FETs Q1 und Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 oder die FETs Q3 und Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 einen Schaltvorgang derart durchführen, dass der von dem Stromdetektor 15 ermittelte Wert gleich dem bestimmten Wert oder geringer bzw. kleiner wird. Dementsprechend wird, selbst wenn ein Strom von dem Kondensator 11 zu dem Anlasser 4a während des Betriebs des Anlassers 4a fließt (mit Ausnahme des anfänglichen Startens), die von dem Kondensator 11 an die geschützte Last 6 gelieferte Spannung nicht in einem solchen Ausmaß verringert, dass sie ein Hindernis für den Antrieb der geschützten Last 6 darstellt bzw. dass sie für den Antrieb der geschützten Last 6 hinderlich ist, wodurch ein stabiler Antrieb der geschützten Last 6 aufrechterhalten wird.
Wenn andererseits die von dem Spannungsdetektor 14 ermittelte Spannung des Kondensators 11 geringer als ein vorgegebener Wert zum Zeitpunkt des Startens des Anlasses 4a nach einem Leerlaufstopp ist, betreibt die Steuerung 10 den zweiten Gleichspannungswandler 2, stoppt den ersten Gleichspannungswandler 1, schaltet den FET Q5 aus und schaltet den FET Q6 ein, wie in 8 veranschaulicht.
Zu diesem Zeitpunkt ermöglicht die Steuerung 10 beispielsweise, dass die FETs Q3 und Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 einen Schaltvorgang durchführen. Dementsprechend wird die Spannung von dem Kondensator 11 entsprechend der geschützten Last 6 durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 erhöht, nachdem sie den zweiten Verbindungsanschluss N2 und den dritten Leistungspfad S3 durchlaufen hat. Dann wird die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 an die geschützte Last 6 über den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Wahlweise belässt die Steuerung 10 den FET Q3 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 ausgeschaltet und belässt den FET Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 eingeschaltet. Dementsprechend wird wie durch Pfeile in 8 angegeben die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von dem Kondensator 11 an die geschützte Last 6 über den zweiten Verbindungsanschluss N2, den dritten Leistungspfad S3, den FET Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Da sich der erste Gleichspannungswandler 1 in einem gestoppten bzw. angehaltenen Zustand befindet (die FETs Q1 und Q2 befinden sich in einem AUS-Zustand) und der FET Q5 sich in einem AUS-Zustand befindet, ist der Kondensator 11 elektrisch von der geschützten Last 6 und der Batterie 12 getrennt. Daher wird, selbst wenn ein Strom von der Batterie 12 zu dem Anlasser 4a zu dem Zeitpunkt des Startens des Anlassers 4a fließt, die von dem Kondensator 11 an die geschützte Last 6 gelieferte Spannung nicht verringert, wodurch ein stabiler Antrieb der geschützten Last 6 beibehalten wird.
Wie in den 7 und 8 veranschaulicht kann die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. kann der Strom des Kondensators 11 an die Hochstromlast 4, die Last 5 und die geschützte Last 6 auch während des Leerlaufstopps des Fahrzeugs auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs zwischen der Spannung des Kondensators 11 und dem vorgegebenen Wert geliefert werden.
Die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom der Batterie 12 kann an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Gleichspannungswandler 1, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 wie durch Pfeile in 9 veranschaulicht geliefert werden.
In 9 ermöglicht bzw. erlaubt die Steuerung 10, dass die FETs Q1 und Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 einen Schaltvorgang durchführen, schaltet den FET Q5 aus und schaltet den FET Q6 ein. Dementsprechend wird, beispielsweise selbst wenn die Spannung von der bzw. der Batterie 12 geringer als eine Spannung ist, die erforderlich ist, die geschützte Last 6 anzutreiben, die Spannung von der Batterie 12 durch den ersten Gleichspannungswandler 1 entsprechend der geschützten Last 6 erhöht, nachdem sie den ersten Verbindungsanschluss N1 und den ersten Leistungspfad S1 durchlaufen hat. Dann wird die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung von dem ersten Gleichspannungswandler 1 an die geschützte Last 6 über den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Wahlweise kann die Steuerung 10 den FET Q1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 ausgeschaltet belassen, den FET Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 eingeschaltet belassen, den FET Q5 ausschalten und den FET Q6 einschalten. Demzufolge wird die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von der Batterie 12 an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den ersten Gleichspannungswandler 1, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Bei dem obigen können beispielsweise die FETs Q3 und Q4 in dem zweiten Gleichspannungswandler 2 ausgeschaltet werden (siehe die 2 bis 4). Wahlweise kann der FET Q3 ausgeschaltet belassen werden und der FET Q4 kann eingeschaltet belassen werden. Wahlweise kann ermöglicht werden, dass die FETs Q3 und Q4 einen Schaltvorgang durchführen (siehe 6). 9 veranschaulicht nicht den Betrieb und keinen Energieversorgungszustand bzw. keinen Leistungsversorgungszustand in der Schaltung zwischen dem Verbindungspunkt Px und dem zweiten Gleichspannungswandler 2.
Die Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung, die von dem Generator 13 erzeugt wird, kann wie durch Pfeile in 10 angegeben an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Gleichspannungswandler 1, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert werden.
In 10 ermöglicht die Steuerung 10, dass die FETs Q1 und Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 einen Schaltvorgang durchführen, schaltet den FET Q5 aus und schaltet den FET Q6 ein. Dementsprechend wird, selbst wenn beispielsweise die Spannung der Rückgewinnungsenergie bzw. der Rückgewinnungsleistung geringer als eine Spannung ist, die erforderlich ist, um die geschützte Last 6 anzutreiben, die Spannung der Rückgewinnungsenergie bzw. der Rückgewinnungsleistung durch den ersten Gleichspannungswandler 1 entsprechend der geschützten Last 6 erhöht, nachdem sie den ersten Verbindungsanschluss N1 und den ersten Leistungspfad S1 durchlaufen hat. Dann wird die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung von dem ersten Gleichspannungswandler 1 an die geschützte Last 6 über den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
Wahlweise kann die Steuerung 10 den FET Q1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 ausgeschaltet belassen, den FET Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 eingeschaltet belassen, den FET Q5 ausschalten und den FET Q6 einschalten. Demzufolge wird die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. der Rückgewinnungsstrom an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den ersten Gleichspannungswandler 1, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert.
In dem obigen kann beispielsweise in dem zweiten Gleichspannungswandler 2 der FET Q3 ausgeschaltet belassen werden und der FET Q4 kann eingeschaltet belassen werden. Wahlweise kann den FETs Q3 und Q4 ermöglicht werden, einen Schaltvorgang durchzuführen (siehe 5). 10 veranschaulicht nicht den Betrieb und keinen Energie- bzw. Leistungsversorgungszustand in der Schaltung zwischen dem Verbindungspunkt Px und dem zweiten Gleichspannungswandler 2.
Eine veranschaulichte Ausführungsform ermöglicht es, die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von der Batterie 12 an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den ersten Gleichspannungswandler 1, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 zu liefern (2 bis 4). In diesem Fall kann, wenn die Spannung der Batterie 12 niedrig ist, die Spannung der Batterie 12 durch den ersten Gleichspannungswandler 1 auf eine Spannung entsprechend der geschützten Last 6 erhöht werden.
Ferner ist es möglich, die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. die Rückgewinnungsleistung bzw. den Rückgewinnungsstrom, die bzw. der von dem Generator 13 erzeugt wird, an den Kondensator 11 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den ersten Gleichspannungswandler 1, den zweiten Leistungspfad S2, den zweiten Gleichspannungswandler 2, den dritten Leistungspfad S3 und den zweiten Verbindungsanschluss N2 zu liefern, um den Kondensator 11 zu laden (5). In diesem Fall kann, wenn die Spannung der elektrischen Rückgewinnungsenergie bzw. der Rückgewinnungsleistung nicht dem Kondensator 11 entspricht, die Spannung der elektrischen Rückgewinnungsenergie bzw. der Rückgewinnungsleistung durch den ersten Gleichspannungswandler 1 entsprechend dem Kondensator 11 erhöht werden, oder durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 entsprechend dem Kondensator 11 erniedrigt bzw. abgesenkt werden.
Ferner ist es während des Betriebs des Anlassers 4a nach dem Leerlaufstopp möglich, die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von dem Kondensator 11 an die geschützte Last 6 über den zweiten Verbindungsanschluss N2, den dritten Leistungspfad S3, den zweiten Gleichspannungswandler 2, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 zu liefern (7 und 8). In diesem Fall kann, wenn die Spannung des Kondensators 11 niedrig ist, die Spannung des Kondensators 11 durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 auf eine Spannung entsprechend der geschützten Last 6 erhöht werden.
Ferner ist es möglich, wenn die Spannung des Kondensators 11 während des Betriebs des Anlassers 4a nach dem Leerlaufstopp hoch ist (ein vorgegebener Wert oder höher), die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von dem Kondensator 11 an die Hochstromlast 4 und die Last 5 über den zweiten Verbindungsanschluss N2, den dritten Leistungspfad S3, den zweiten Gleichspannungswandler 2, den zweiten Leistungspfad S2, den ersten Gleichspannungswandler 1, den ersten Leistungspfad S1 und den ersten Verbindungsanschluss N1 zu liefern (7). In diesem Fall kann, wenn die Spannung des Kondensators 11 nicht der Hochstromlast 4 und der Last 5 entspricht, die Spannung des Kondensators 11 durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 entsprechend der Hochstromlast 4 und der Last 5 erhöht werden, oder durch den ersten Gleichspannungswandler 1 entsprechend der Hochstromlast 4 und der Last 5 erniedrigt werden.
Ferner ist es auch möglich, die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von der Batterie 12 an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den fünften Leistungspfad S5, den FET Q5, den vierten Leistungspfad S4 und den dritten Verbindungsanschluss N3 zu liefern (6). Des Weiteren ist es auch möglich, die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von dem Kondensator 11 an die geschützte Last 6 über den zweiten Verbindungsanschluss N2, den dritten Leistungspfad S3, den zweiten Gleichspannungswandler 2, den zweiten Leistungspfad S2, den ersten Gleichspannungswandler 1, den ersten Leistungspfad S1, den fünften Leistungspfad S5, den FET Q5, den vierten Leistungspfad S4 und den dritten Verbindungsanschluss N3 zu liefern (6). In diesem Fall kann, wenn die Spannung des Kondensators 11 nicht der geschützten Last 6 entspricht, die Spannung des Kondensators 11 durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 entsprechend der geschützten Last 6 erhöht werden oder durch den ersten Gleichspannungswandler 1 entsprechend der geschützten Last 6 erniedrigt werden.
Daher ist es möglich, auf stabile Art und Weise elektrische Energie bzw. Leistung bzw. Strom von der Batterie 12 und dem Kondensator 11 an die Hochstromlast 4, die Last 5 und die geschützte Last 6 zu liefern. Ferner ist es möglich, die Möglichkeiten der Verwendung der elektrischen Energie bzw. Leistung bzw. des Stroms von der Batterie 12 und der elektrischen Energie bzw. Leistung bzw. des Stroms von dem Kondensator 11 zu erhöhen, um die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom der Batterie 12 und die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom des Kondensators 11 effizient zu nutzen. Des Weiteren kann, da die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. der Rückgewinnungsstrom in dem Kondensator 11 gespeichert wird, und dann an die Hochstromlast 4, die Last 5 und die geschützte Last 6 geliefert wird, die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. der Rückgewinnungsstrom effizient genutzt werden.
In einer veranschaulichten Ausführungsform ist der FET Q6 auf bzw. in dem vierten Leistungspfad S4 angeordnet. Daher kann die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von der Batterie 12 oder dem Kondensator 11 an die geschützte Last 6 über den vierten Leistungspfad S4 geliefert werden, indem der FET Q6 eingeschaltet wird. Andererseits ist es möglich zu verhindern, dass die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom der Batterie 12 oder des Kondensators 11 oder die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. der Rückgewinnungsstrom unbeabsichtigt über den zweiten Leistungspfad S2 in den vierten Leistungspfad S4 entweicht, indem der FET Q6 ausgeschaltet wird. Wenn sich der FET Q6 in einem AUS-Zustand befindet, ist es durch den Gleichspannungswandler 2 ferner möglich zu verhindern, dass die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von der Batterie 12 oder die Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung bzw. der Rückgewinnungsstrom von dem zweiten Leistungspfad S2 in den dritten Leistungspfad S3 unbeabsichtigt über den fünften Leistungspfad S5 und die Diode D6 in dem vierten Leistungspfad S4 entweicht.
In einer veranschaulichten Ausführungsform sind die FETs Q1 und Q2 in dem ersten Gleichspannungswandler 1 angeordnet. Die FETs Q3 und Q4 sind in dem zweiten Gleichspannungswandler 2 angeordnet. Der FET Q5 und der FET Q6 sind in dem fünften Leistungspfad S5 bzw. dem vierten Leistungspfad S4 angeordnet. Daher kann die Anzahl der in der Spannungswandlervorrichtung 100 verwendeten Schaltelemente auf sechs reduziert werden.
In einer veranschaulichten Ausführungsform wird der Strom, der zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließt, auf einen bestimmten Wert, welcher kein Hindernis für den Antrieb der geschützten Last 6 darstellt bzw. welcher für den Antrieb der geschützten Last 6 unproblematisch ist, oder weniger bzw. oder auf einen geringeren Wert begrenzt, auf der Grundlage eines Werts, der von dem Stromdetektor 15 während des Betriebs des Anlassers 4a nach dem Leerlaufstopp ermittelt wird. Daher ist es möglich zu verhindern, selbst wenn die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom von dem Kondensator 11 während des Betriebs des Anlassers 4a an den Anlasser 4a, die Hochstromast 4, die Last 5 und die geschützte Last 6 geliefert wird, dass die von dem Kondensator 11 an die geschützte Last 6 gelieferte Spannung in einem solchen Ausmaß verringert wird, dass sie ein Hindernis für den Antrieb der geschützten Last 6 darstellt bzw. dass sie für den Antrieb der geschützten Last 6 problematisch ist. Daher ist es möglich, die geschützte Last 6 kontinuierlich und stabil anzutreiben.
In einer veranschaulichten Ausführungsform wird während des Betriebs des Anlassers 4a nach dem Leerlaufstopp die elektrische Energie des Kondensators 11 bzw. die Leistung bzw. der Strom von dem Kondensator 11 an den Anlasser 4a, die Hochstromlast 4, die Last 5 und die geschützte Last 6 geliefert, wenn die Spannung des Kondensators 11 gleich einem vorgegebenen Wert oder höher ist. Andererseits wird die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom des Kondensators 11 nur zu der geschützten Last 6 geliefert, wenn die Spannung des Kondensators 11 niedriger als der vorgegebene Wert ist. Daher ist es möglich, wenn die verbleibende elektrische Energiemenge des Kondensators 11 mehr als ausreichend ist um die geschützte Last 6 anzutreiben, die elektrische Energie des Kondensators 11 an den Anlasser 4a, die Hochstromlast 4, die Last 5 und die geschützte Last 6 zu liefern, um die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom des Kondensators 11 effizient zu nutzen. Wenn andererseits die verbleibende elektrische Energiemenge des Kondensators 11 lediglich ausreichend ist, um die geschützte Last 6 anzutreiben, ist es möglich, die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom des Kondensators 11 an die geschützte Last 6 zu liefern, um die elektrische Energie des Kondensators 11 effizient zu nutzen und gleichzeitig die geschützte Last 6 stabil anzutreiben. Das heißt, die elektrische Rückgewinnungsenergie, die von dem Generator 13 erzeugt wird bzw. der Rückgewinnungsstrom, der von dem Generator 13 erzeugt wird, kann in dem Kondensator 11 gespeichert werden und dann effizient genutzt werden.
Die eine oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung können verschiedene Ausführungsformen, die anders sind als die oben genannte Ausführungsform, nutzen. Beispielsweise wurde in einer veranschaulichten Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem der Stromdetektor 15 zwischen dem Verbindungspunkt Px auf bzw. in dem zweiten Leistungspfad S2 und dem Eingabe-/Ausgabeanschluss T2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 angeordnet ist, um den von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließenden Strom zu ermitteln. Jedoch ist eine oder sind mehrere Ausführungsformen der Erfindung nicht lediglich darauf beschränkt. Alternativ dazu kann beispielsweise ein Stromdetektor zwischen dem Verbindungspunkt Pz (1) auf bzw. in dem ersten Leistungspfad S1 und dem Eingabe-/Ausgabeanschluss T1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 angeordnet sein oder kann auf bzw. in einer Masseleitung bzw. Masseanschlussleitung (nicht veranschaulicht) des ersten Gleichspannungswandlers 1 angeordnet sein. Auch bei einem derartigen Aufbau ist es möglich, den von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließenden Strom durch den Stromdetektor zu ermitteln.
Wahlweise kann ein erster Stromdetektor, welcher einen Strom ermittelt, der durch den zweiten Gleichspannungswandler 2 fließt, zwischen dem Verbindungspunkt Px auf bzw. in dem zweiten Leistungspfad S2 und dem zweiten Verbindungsanschluss N2 angeordnet sein, und ein zweiter Stromdetektor, welcher einen Strom ermittelt, der durch den FET Q6 fließt, kann zwischen dem Verbindungspunkt Py auf bzw. in dem vierten Leistungspfad S4 und dem dritten Verbindungsanschluss N3 angeordnet sein. In diesem Fall kann der von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließende Strom ermittelt werden, indem ein Wert, der von dem zweiten Stromdetektor ermittelt wird, von einem Wert subtrahiert wird, der von dem ersten Stromdetektor ermittelt wird.
Wahlweise kann ein Stromdetektor außerhalb der Spannungswandlervorrichtung 100, beispielsweise auf bzw. in einem Leistungspfad zwischen der Batterie 12 und dem ersten Verbindungsanschluss N1 angeordnet sein. In diesem Fall kann ein Wert des von dem zweiten Gleichspannungswandler 2 zu dem ersten Gleichspannungswandler 1 fließenden Stroms, wobei der Wert von dem Stromdetektor ermittelt wird, an die Steuerung 10 der Spannungswandlervorrichtung 100 ausgegeben werden, beispielsweise über einen CAN.
In einer veranschaulichten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei der eine Bypassschaltung, welche den fünften Leistungspfad S5 und den FET Q5 aufweist, mit dem ersten Leistungspfad S1 und dem vierten Leistungspfad S4 verbunden ist. Jedoch ist die Erfindung nicht lediglich darauf beschränkt. Eine derartige Bypassschaltung kann weggelassen werden. 11 veranschaulicht dieses Beispiel.
In 11 wird beispielsweise der erste Gleichspannungswandler 1 betrieben und der FET Q6 ist eingeschaltet. Dementsprechend wird die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom der Batterie 12 oder die Rückgewinnungsenergie bzw. Rückgewinnungsleistung bzw. der Rückgewinnungsstrom des Generators 13 an die geschützte Last 6 über den ersten Verbindungsanschluss N1, den ersten Leistungspfad S1, den ersten Gleichspannungswandler 1, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert. In diesem Fall kann beispielsweise der FET Q1 des ersten Gleichspannungswandlers 1 ausgeschaltet belassen werden und der FET Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 kann eingeschaltet belassen werden, um die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom von der Batterie 12 oder die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung bzw. den Rückgewinnungsstrom an die geschützte Last 6 ohne eine Spannungsumwandlung zu liefern. Wahlweise kann ermöglicht werden, dass die FETs Q1 und Q2 des ersten Gleichspannungswandlers 1 einen Schaltvorgang durchführen, um die Spannung der Batterie 12 oder die elektrische Rückgewinnungsenergie bzw. -leistung entsprechend der geschützten Last 6 zu erhöhen, und die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung an die geschützte Last 6 zu liefern. In dem zweiten Gleichspannungswandler 2 können sowohl der FET Q3 als auch der FET Q4 ausgeschaltet sein, oder lediglich der FET Q4 kann eingeschaltet sein, um einen unter Spannung stehenden Zustand bzw. spannungs- bzw. stromführenden Zustand zu erreichen.
In 11 wird beispielsweise der zweite Gleichspannungswandler 2 betrieben und der FET Q6 ist eingeschaltet. Dementsprechend wird die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. der Strom des Kondensators 11 an die geschützte Last 6 über den zweiten Verbindungsanschluss N2, den dritten Leistungspfad S3, den zweiten Gleichspannungswandler 2, den zweiten Leistungspfad S2, den vierten Leistungspfad S4, den FET Q6 und den dritten Verbindungsanschluss N3 geliefert. In diesem Fall kann beispielsweise der FET Q3 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 ausgeschaltet belassen werden und der FET Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 kann eingeschaltet belassen werden, um die elektrische Energie bzw. Leistung bzw. den Strom des Kondensators 11 an die geschützte Last 6 ohne eine Spannungsumwandlung zu liefern. Wahlweise kann ermöglicht werden, dass die FETs Q3 und Q4 des zweiten Gleichspannungswandlers 2 einen Schaltvorgang durchführen, um die Spannung des Kondensators 11 entsprechend der geschützten Last 6 zu erhöhen, und die umgewandelte elektrische Energie bzw. Leistung an die geschützte Last 6 zu liefern. In dem ersten Gleichspannungswandler 1 können sowohl der FET Q1 als auch der FET Q2 ausgeschaltet sein, oder lediglich der FET Q2 kann eingeschaltet sein, um einen unter Spannung stehenden Zustand bzw. spannungs- bzw. stromführenden Zustand zu erreichen.
In einer veranschaulichten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die n-Kanal MOSFETs Q1 bis Q6 jeweils als die ersten bis sechsten Schaltelemente verwendet werden bzw. jeweils als das erste bis sechste Schaltelement verwendet werden. Jedoch ist die eine oder sind die mehreren Ausführungsformen der Erfindung nicht lediglich darauf beschränkt. Wahlweise kann beispielsweise ein p-Kanal MOSFET verwendet werden. Ferner kann ein FET eines Sperrschichttyps bzw. ein Sperrschicht-FET anstelle eines MOSFETs verwendet werden. Ferner können andere Schaltelemente wie etwa ein Transistor und ein Relais verwendet werden.
In einer veranschaulichten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Erfindung auf die Spannungswandlervorrichtung 100 für ein Fahrzeug, welches eine Leerlaufstoppfunktion und eine Bremsregenerationsfunktion bzw. Bremsenergierückgewinnungsfunktion aufweist, angewendet wird. Jedoch ist die Erfindung nicht lediglich darauf beschränkt. Wahlweise ist die Erfindung auch auf eine Spannungswandlervorrichtung für ein Fahrzeug, welches eine Bremsregenerationsfunktion bzw. Bremsenergierückgewinnungsfunktion aber keine Leerlaufstoppfunktion aufweist, oder Spannungswandlervorrichtungen für andere Zwecke anwendbar.
Während die Erfindung mit Bezug auf eine beschränkte Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde werden Fachleute, die Nutzen aus dieser Beschreibung ziehen, erkennen, dass andere Ausführungsformen entworfen werden können, welche nicht von dem Schutzbereich der Erfindung wie sie hierin offenbart ist abweichen. Dementsprechend sollte der Schutzbereich der Erfindung lediglich durch die angehängten Patentansprüche beschränkt werden.
Bezugszeichenliste

1: Erster Gleichspannungswandler
2: Zweiter Gleichspannungswandler
4: Hochstromlast
4a: Anlasser
5: Last
6: Geschützte Last
7: Host-ECU
10: Steuerung
11: Kondensator
12: Batterie
13: Generator
100: Spannungswandlervorrichtung
200: Regenerationseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-031260 [0001]
JP 2011-155791 A [0004, 0005]
JP 4835690 B1 [0004]
JP 2001-268900 A [0007]
JP 2001-292567 A [0007]
JP 2005-295671 A [0007]

Claims

Spannungswandlervorrichtung, an welche eine erste Gleichspannungsversorgung, eine zweite Gleichspannungsversorgung und eine Last angeschlossen sind, wobei die Spannungswandlervorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Spannung von jeder der ersten Gleichspannungsversorgung und der zweiten Gleichspannungsversorgung in eine Spannung mit einer unterschiedlichen Größe umzusetzen und die umgesetzte Spannung an die Last zu liefern, wobei die Spannungswandlervorrichtung umfasst: einen ersten Verbindungsanschluss, an welchem die erste Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist; einen zweiten Verbindungsanschluss, an welchem die zweite Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist; einen dritten Verbindungsanschluss, an welchem die Last angeschlossen ist; einen ersten Gleichspannungswandler, welcher einen ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss und einen zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss aufweist; einen zweiten Gleichspannungswandler, welcher einen dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss und einen vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss aufweist; einen ersten Leistungspfad, von dem ein Ende mit dem ersten Verbindungsanschluss verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist; einen zweiten Leistungspfad, von dem ein Ende mit dem zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist; einen dritten Leistungspfad, von dem ein Ende mit dem vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem zweiten Verbindungsanschluss verbunden ist; und einen vierten Leistungspfad, von dem ein Ende mit einem mittleren Teil des zweiten Leistungspfads verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist.
Spannungswandlervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Gleichspannungswandler ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement, die in Reihe mit der gleichen Ausrichtung zwischen einen Masseanschluss und den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss geschaltet sind, eine erste Drosselspule, von der ein Ende zwischen das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement geschaltet ist und von der das andere Ende mit dem ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, einen ersten Kondensator, von dem ein Ende zwischen den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss und die erste Drosselspule geschaltet ist und von dem das andere Ende mit dem Masseanschluss verbunden ist, und einen zweiten Kondensator umfasst, von dem ein Ende zwischen den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss und das zweite Schaltelement geschaltet ist und von dem das andere Ende mit dem Masseanschluss verbunden ist, und wobei der zweite Gleichspannungswandler ein drittes Schaltelement und ein viertes Schaltelement, die in Reihe mit der gleichen Ausrichtung zwischen einen Masseanschluss und den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss geschaltet sind, eine zweite Drosselspule, von der ein Ende zwischen das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement geschaltet ist und von der das andere Ende mit dem vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss verbunden ist, einen dritten Kondensator, von dem ein Ende zwischen den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss und die zweite Drosselspule geschaltet ist und von dem das andere Ende mit dem Masseanschluss verbunden ist, und einen vierten Kondensator umfasst, von dem ein Ende zwischen den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss und das vierte Schaltelement geschaltet ist und von dem das andere Ende mit dem Masseanschluss verbunden ist.
Spannungswandlervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der erste Gleichspannungswandler dazu eingerichtet ist, eine über den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss zugeführte Spannung zu erhöhen und die erhöhte Spannung über den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss auszugeben, und dazu eingerichtet ist, eine über den zweiten Eingabe-/Ausgabeanschluss zugeführte Spannung zu erniedrigen und die erniedrigte Spannung über den ersten Eingabe-/Ausgabeanschluss auszugeben, und wobei der zweite Gleichspannungswandler dazu eingerichtet ist, eine über den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss zugeführte Spannung zu erniedrigen und die erniedrigte Spannung über den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss auszugeben, und dazu eingerichtet ist, eine über den vierten Eingabe-/Ausgabeanschluss zugeführte Spannung zu erhöhen und die erhöhte Spannung über den dritten Eingabe-/Ausgabeanschluss auszugeben.
Spannungswandlervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen fünften Leistungspfad, von dem ein Ende mit einem mittleren Teil des ersten Leistungspfads verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist; und ein fünftes Schaltelement, welches in dem fünften Leistungspfad angeordnet ist.
Spannungswandlervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend ein sechstes Schaltelement, welches in dem vierten Leistungspfad angeordnet ist.
Spannungswandlervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: einen fünften Leistungspfad, von dem ein Ende mit einem mittleren Teil des ersten Leistungspfads verbunden ist und von dem das andere Ende mit dem dritten Verbindungsanschluss verbunden ist; ein fünftes Schaltelement, das in dem fünften Leistungspfad angeordnet ist; ein sechstes Schaltelement, das in dem vierten Leistungspfad angeordnet ist; und eine Steuerung, die dazu eingerichtet ist, den ersten Gleichspannungswandler, den zweiten Gleichspannungswandler und das erste bis sechste Schaltelement zu steuern, wobei die Last eine geschützte Last ist, für welche ein Schutz derart erforderlich ist, dass verhindert wird, dass eine an die geschützte Last gelieferte Spannung absinkt, wobei eine Hochstromlast, durch welche während eines Betriebs ein hoher Strom fließt, und ein Generator, der dazu eingerichtet ist, elektrische Rückgewinnungsenergie zu erzeugen, parallel zu der ersten Gleichspannungsversorgung geschaltet sind, wobei die zweite Gleichspannungsversorgung dazu eingerichtet ist, die durch den Generator erzeugte elektrische Rückgewinnungsenergie zu speichern, und wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement einzuschalten und das sechste Schaltelement auszuschalten, wenn der Generator keine elektrische Energie erzeugt und die Hochstromlast nicht in Betrieb ist, und dazu eingerichtet ist, zumindest den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement auszuschalten und das sechste Schaltelement einzuschalten, wenn die Hochstromlast in Betrieb ist.
Spannungswandlervorrichtung gemäß Anspruch 6, ferner umfassend einen Stromdetektor, der dazu eingerichtet ist, einen von dem zweiten Gleichspannungswandler zu dem ersten Gleichspannungswandler fließenden Strom zu ermitteln, wobei, wenn der Generator keine elektrische Energie erzeugt und die Hochstromlast in Betrieb ist, die Steuerung dazu eingerichtet ist, einen zu dem ersten Gleichspannungswandler fließenden Strom auf einen bestimmten Wert, welcher kein Hindernis für den Antrieb der geschützten Last dargestellt, oder weniger zu begrenzen, auf der Grundlage eines durch den Stromdetektor ermittelten Werts.
Spannungswandlervorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend einen Spannungsdetektor, der dazu eingerichtet ist eine Spannung der zweiten Gleichspannungsversorgung zu ermitteln, wobei, wenn der Generator keine elektrische Energie erzeugt und die Hochstromlast in Betrieb ist, die Steuerung dazu eingerichtet ist, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement auszuschalten und das sechste Schaltelement einzuschalten, wenn die Spannung der zweiten Gleichspannungsversorgung, die von dem Spannungsdetektor ermittelt wird, gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist, der größer ist als eine Spannung, die erforderlich ist um die geschützte Last anzutreiben, und dazu eingerichtet ist, den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, den ersten Gleichspannungswandler anzuhaften, das fünfte Schaltelement auszuschalten und das sechste Schaltelement einzuschalten, wenn die Spannung der zweiten Gleichspannungsversorgung niedriger als der vorgegebene Wert ist.
Spannungswandlervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement einzuschalten und das sechste Schaltelement auszuschalten, wenn die Hochstromlast nicht in Betrieb ist, um elektrische Energie der zweiten Gleichspannungsversorgung an die geschützte Last über den ersten Gleichspannungswandler, den zweiten Gleichspannungswandler und das fünfte Schaltelement zu liefern, und elektrische Energie der ersten Gleichspannungsversorgung an die geschützte Last über das fünfte Schaltelement zu liefern, und dazu eingerichtet ist, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement auszuschalten und das sechste Schaltelement einzuschalten, wenn die Hochstromlast in Betrieb ist, um elektrische Energie der zweiten Gleichspannungsversorgung an die geschützte Last über den zweiten Gleichspannungswandler und das sechste Schaltelement zu liefern, und elektrische Energie der zweiten Gleichspannungsversorgung an die Hochstromlast über den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu liefern.
Spannungswandlervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Steuerung dazu eingerichtet ist, den ersten Gleichspannungswandler und den zweiten Gleichspannungswandler zu betreiben, das fünfte Schaltelement einzuschalten und das sechste Schaltelement auszuschalten, wenn der Generator elektrische Rückgewinnungsenergie erzeugt, um die zweite Gleichspannungsversorgung mit der elektrischen Rückgewinnungsenergie zu laden, und um die elektrische Rückgewinnungsenergie an die geschützte Last über das fünfte Schaltelement zu liefern.