DE102021120372A1

DE102021120372A1 - Schaltnetzteil, Fahrzeug und Steuerverfahren

Info

Publication number: DE102021120372A1
Application number: DE102021120372.4A
Authority: DE
Inventors: Shuhei CHIZUWA
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: PANASONIC AUTOMOTIVE SYSTEMS CO., LTD., YOKOHA, JP
Priority date: 2020-08-21
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2022-02-24
Also published as: CN114079391A; US20220060104A1; US11652403B2

Abstract

Ein Schaltnetzteil enthält eine Vielzahl von Netzteilkreisen, enthaltend einen ersten Netzteilkreis, der einer ersten Phase einer externen Spannungsversorgung entspricht, und einen zweiten Netzteilkreis, der einer zweiten Phase der externen Spannungsversorgung entspricht, die verschieden von der ersten Phase ist; einen ersten Schalterkreis, der in der Lage ist, zwischen einer Vielzahl von Verbindungsmodi umzuschalten, die einen ersten Modus des Verbindens des zweiten Netzteilkreises mit der ersten Phase parallel zum ersten Netzteilkreis und einen zweiten Modus des Verbindens des zweiten Netzteilkreises mit der zweiten Phase enthält; und eine erste Steuereinheit, ausgelegt, ein im ersten Netzteilkreis enthaltenes Schaltelement und ein im zweiten Netzteilkreis enthaltenes Schaltelement in verschiedenen Phasen im ersten Modus zu öffnen und zu schließen.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Schaltnetzteil, ein Fahrzeug und ein Steuerverfahren.
Hintergrund
Herkömmlich war ein Schaltnetzteil bekannt, das Wechselspannungsleistung aus einphasigen und mehrphasigen Wechselspannungsversorgungen in Gleichspannungsleistung umwandeln kann (beispielsweise WO 2019/131620 A ).
In einem in WO 2019/131620 A offenbarten Schaltnetzteil sind drei Leistungsumwandlungsstränge, die jeweils ein Entstörfilter, einen Leistungsfaktorverbesserungskreis und einen Leistungsumrichter enthalten, parallel angeordnet.
Das Schaltnetzteil lädt eine Batterie, indem es einen Leistungsumwandlungsstrang, der jeder Phase entspricht, mit einer externen Wechselspannungsversorgung gemäß der Anzahl von Phasen einer angeschlossenen Wechselspannungsversorgung verbindet.
Weiter verwendet, wie etwa in WO 2019/131620 A , ein Leistungsfaktorverbesserungskreis im Allgemeinen ein Verschachtelungsverfahren, bei dem zwei Spulen, zwei Schaltelemente und zwei Dioden vorgesehen sind, zum Zweck des Verringerns eines Welligkeitsstrom.
Jedoch vergrößert sich die Vorrichtung bei der Anordnung eines herkömmlichen Schaltnetzteils, weil jeder Strang zwei Spulen, zwei Schaltelemente und zwei Dioden benötigt.
Eine durch die vorliegende Offenbarung zu lösende Aufgabe ist es, das Vergrößern einer Vorrichtung zu vermeiden, ohne einen Welligkeitsstrom zu erhöhen.
Zusammenfassung
Ein Schaltnetzteil gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält eine Vielzahl von Netzteilkreisen, einen ersten Schalterkreis und einen ersten Steuerkreis. Die Vielzahl von Netzteilkreisen entspricht Phasen einer mehrphasigen Wechselspannungsversorgung, die eine externe Spannungsversorgung ist. Jeder aus der Vielzahl von Netzteilkreisen enthält einen Leistungsfaktorverbesserungskreis, der eine Induktivität, ein Schaltelement und eine Diode enthält. Die Vielzahl von Netzteilkreisen enthält einen ersten Netzteilkreis, der einer ersten Phase der externen Spannungsversorgung entspricht, und einen zweiten Netzteilkreis, der einer zweiten Phase der externen Spannungsversorgung entspricht, die verschieden von der ersten Phase ist. Der erste Schalterkreis ist in der Lage, zwischen einer Vielzahl von Verbindungsmodi umzuschalten, die einen ersten Modus des Verbindens des zweiten Netzteilkreises mit der ersten Phase parallel zum ersten Netzteilkreis und einen zweiten Modus des Verbindens des zweiten Netzteilkreises mit der zweiten Phase enthält. Die erste Steuereinheit ist ausgelegt, ein im ersten Netzteilkreis enthaltenes Schaltelement und ein im zweiten Netzteilkreis enthaltenes Schaltelement in verschiedenen Phasen im ersten Modus zu öffnen und zu schließen.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, das Vergrößern einer Vorrichtung zu vermeiden, ohne einen Welligkeitsstrom zu erhöhen.
Figurenliste

1 ist ein Schaltbild, das einen Fall darstellt, wo ein Schaltnetzteil gemäß einer ersten Ausführungsform an eine einphasige Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist;
2 ist ein Schaltbild, das einen Fall darstellt, wo das Schaltnetzteil gemäß der ersten Ausführungsform an eine zweiphasige Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist;
3 ist ein Schaltbild, das einen Fall darstellt, wo das Schaltnetzteil gemäß der ersten Ausführungsform an eine zweiphasige Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist;
4 ist ein Schaltbild, das ein Anordnungsbeispiel eines Leistungsfaktorverbesserungskreises des Schaltnetzteils gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ist ein Schaltbild, das ein Anordnungsbeispiel eines Schaltstromstoß-Verhinderungskreises des Schaltnetzteils gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Schaltnetzteils gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
7 ist ein Schaltbild, das einen Fall darstellt, wo ein Schaltnetzteil gemäß einer zweiten Ausführungsform an eine einphasige Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist;
8 ist ein Schaltbild, das einen Fall darstellt, wo das Schaltnetzteil gemäß der zweiten Ausführungsform an eine zweiphasige Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist;
9 ist ein Schaltbild, das einen Fall darstellt, wo das Schaltnetzteil gemäß der zweiten Ausführungsform an eine dreiphasige Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist;
10 ist ein Schaltbild, das ein Anordnungsbeispiel eines Leistungsfaktorverbesserungskreises des Schaltnetzteils gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Schaltnetzteils gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt; und
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel eines Schaltnetzteils gemäß einem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform darstellt.

Genaue Beschreibung
Erste Ausführungsform
Zuallererst ist ein Beispiel einer Anordnung eines Schaltnetzteils 100 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Schaltnetzteil 100 kann auch als eine Schaltnetzteilschaltung bezeichnet sein. 1 ist ein Schaltbild, das ein Anordnungsbeispiel des Schaltnetzteils 100 darstellt. Das Schaltnetzteil 100 wird in einer Ladevorrichtung eines Fahrzeugs verwendet, wie etwa beispielsweise eines Elektroautos und eines Hybridautos.
Aufbau des Schaltnetzteils 100
Das Schaltnetzteil 100 ist eine Vorrichtung, die Wechselspannungsleistung aus einer Wechselspannungsversorgung in Gleichspannung umwandelt und sie an eine Batterie 20 ausgibt. 1 stellt als ein Beispiel einen Fall dar, wo das Schaltnetzteil 100 an eine einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist, aber das Schaltnetzteil 100 kann an eine zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen werden, wie in 2 und 3 dargestellt. Im Schaltnetzteil 100 nach der vorliegenden Ausführungsform sind die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a und die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b (eine weiter unten beschriebene dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c) auch einfach als eine „Wechselspannungsversorgung“ in einem Fall beschrieben, wo sie nicht voneinander unterschieden sind. Weiter sind die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b und die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c auch als „mehrphasige Wechselspannungsversorgung“ beschrieben.
Die Batterie 20 ist beispielsweise eine Batterie zum Antreiben eines Motors eines Fahrzeugs. Die Batterie 20 ist eine Hochleistungsbatterie, und zu Beispielen davon gehört beispielsweise eine Lithiumionenbatterie. Anzumerken ist, dass die Batterie 20 eine Batterie sein kann, die statt in einem Fahrzeug etwa in einem Mobiltelefon oder einem elektrischen Gerät verwendet ist.
Das Schaltnetzteil 100 enthält einen Netzteilkreis 1a, einen Netzteilkreis 1b, einen Schalterkreis 7, einen Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 und eine Steuereinheit 17. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist das Schaltnetzteil 100 einen Aufbau auf, der zwei Netzteilkreise (die Netzteilkreise 1a und 1b) zum Anpassen an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a und die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b enthält. Der Schalterkreis 7 ist ein Beispiel eines ersten Schalterkreises in den angefügten Ansprüchen.
Die Netzteilkreise 1a und 1b enthalten jeweils einen Filterkreis 2, einen Gleichrichterkreis 3, einen Leistungsfaktorverbesserungskreis 4, einen Kondensator 5 und einen Gleichspannungsumrichter 9. Weiter ist jeder der Netzteilkreise 1a und 1b über eine Versorgungsleitung L1 oder L2 an eine Wechselspannungsversorgung angeschlossen.
Wechselspannungsleistung wird von der Wechselspannungsversorgung in den Filterkreis 2 eingegeben. Der Filterkreis 2 unterdrückt das Eindringen von Störungen in eine Versorgungsleitung und das Austreten von Störungen zu einer externen Wechselspannungsversorgung.
Der Gleichrichterkreis 3 führt eine Vollwellengleichrichtung der vom Filterkreis 2 eingegebenen Wechselspannungsleistung und wandelt die Wechselspannungsleistung in Gleichspannungsleistung um und gibt sie zum Leistungsfaktorverbesserungskreis 4 aus. Der Gleichrichterkreis 3 ist ein Dioden-Brückenkreis, der vier Dioden enthält (nicht dargestellt).
Der Leistungsfaktorverbesserungskreis 4 ist eine Schaltung mit einer Funktion, einen Leistungsfaktor von Leistung zu verbessern, die vom Gleichrichterkreis 3 eingegeben ist, und eine Spannung der eingegebenen Leistung zu erhöhen. Wie in 4 dargestellt, enthalten die Netzteilkreise 1a und 1b jeweils den Leistungsfaktorverbesserungskreis 4, enthaltend eine Spule 14, ein Schaltelement 15 und eine Diode 16. Hier ist die Spule 14 ein Beispiel einer Induktivität in den angefügten Ansprüchen.
Eine Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 steuert das Öffnen und Schließen des in jedem Netzteilkreis enthaltenen Schaltelements 15. Die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 ist in jedem Netzteilkreis enthalten. Die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 ist ein Beispiel einer ersten Steuereinheit in den angefügten Ansprüchen. Eine genaue Funktion ist weiter unten beschrieben.
Der Leistungsfaktorverbesserungskreis 4 bildet den Leistungsfaktorverbesserungskreis 4, der ein so genanntes Einzelverfahren verwendet, bei dem eine einzige Spule 14, ein einziges Schaltelement 15 und eine einzige Diode 16 vorgesehen sind. Somit ist es, verglichen mit einem Leistungsfaktorverbesserungskreis, der ein Verschachtelungsverfahren verwendet, bei dem zwei Spulen, zwei Schaltelemente und zwei Dioden vorgesehen sind, möglich, die Anzahl von Bauteilen zu verringern, und folglich ist es möglich, die Vorrichtung zu verkleinern und die Herstellungskosten zu verringern. Anzumerken ist, dass es sogar bei dem Leistungsfaktorverbesserungskreis 4, der, wie bei dieser Anordnung, das Einzelverfahren verwendet, möglich wird, einen Welligkeitsstrom ähnlich wie bei dem herkömmlichen Verschachtelungsverfahren durch die Steuerung zu verringern, die genauer mit Bezugnahme auf 6 beschrieben ist.
Der Kondensator 5 ist mit einem Ausgang des Leistungsfaktorverbesserungskreises 4 verbunden und glättet die von dem Leistungsfaktorverbesserungskreis 4 ausgegebene Gleichspannungsleistung. Weil eine Spannung der Gleichspannungsleistung durch den Leistungsfaktorverbesserungskreis 4 erhöht ist, ist der Kondensator 5 ein Kondensator relativ großer Kapazität, wie etwa beispielsweise ein Elektrolytkondensator. Weiter ist ein Spannungsmesser 6, der eine Spannung des Kondensators 5 misst, parallel zum Kondensator verbunden.
Wenn ein anfängliches Laden (Vorladen) des Kondensators 5 durchgeführt wird, misst der Spannungsmesser 6 eine Spannung des Kondensators 5. Ein durch den Spannungsmesser 6 gemessener Spannungswert wird zur Steuereinheit 17 ausgegeben. Der Spannungsmesser 6 ist in jedem der Netzteilkreise 1a und 1b vorgesehen.
Durch ein Erfassen eines Spannungswerts des Spannungsmessers 6 kann die Steuereinheit 17 bestimmen, an welche aus der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a und der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b das Schaltnetzteil 100 angeschlossen ist. Anzumerken ist, dass ein weiterer Spannungsmesser außer dem Spannungsmesser 6 getrennt vorgesehen sein kann und die Steuereinheit 17 bestimmen kann, an welche aus der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a und der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b das Schaltnetzteil 100 angeschlossen ist. Hier ist die Steuereinheit 17 ein Beispiel einer zweiten Steuereinheit in den angefügten Ansprüchen.
Der Spannungsmesser 6 ist in der vorliegenden Ausführungsform keine unverzichtbare Ausstattung. Zum Beispiel kann ein Stromsensor getrennt in dem Leistungsfaktorverbesserungskreis 4 vorgesehen sein, und ein Stromwert kann zur Steuereinheit 17 ausgegeben werden. Dies befähigt die Steuereinheit 17, ohne eine Verwendung des Spannungsmessers 6 zu bestimmen, an welche aus der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10b und der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b das Schaltnetzteil 100 angeschlossen ist. Anzumerken ist, dass in einem Fall, wo ein Stromsensor getrennt vorgesehen ist, ein Einbauort des Stromsensors nicht auf das Innere des Leistungsfaktorverbesserungskreises 4 beschränkt ist.
Weiter kann als ein weiteres Verfahren eine Kommunikationseinheit vorgesehen sein, die eine Kommunikation mit einer Wechselspannungsversorgung durchführt, und die Steuereinheit 17 kann bestimmen, an welche aus der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a und der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b das Schaltnetzteil 100 angeschlossen ist, auf Grundlage von Informationen hinsichtlich der Wechselspannungsversorgung, die von der Kommunikationseinheit übertragen wurden.
Der Gleichspannungsumrichter 9 ist eine Schaltung, die einen Ausgang vom Leistungsfaktorverbesserungskreis 4 in eine Spannung umwandelt, die die Batterie 20 laden kann.
Der Schalterkreis 7 kann zwischen einer Vielzahl von Verbindungsmodi umgeschaltet werden, enthaltend einen ersten Modus des Verbindens des Netzteilkreises 1b (des zweiten Netzteilkreises) mit einer ersten Phase (der Versorgungsleitung L1) parallel zu dem Netzteilkreis 1a (dem ersten Netzteilkreis), und einen zweiten Modus des Verbindens des Netzteilkreises 1b (des zweiten Netzteilkreises) mit einer zweiten Phase (der Versorgungsleitung L2).
Mit anderen Worten, der Schalterkreis 7 kann ein Verbindungsziel eines anderen Netzteilkreises (des Netzteilkreises 1b) als eines spezifischen Netzteilkreises (des Netzteilkreises 1a), der einer spezifischen Phase (beispielsweise der Versorgungsleitung L1) einer mehrphasigen Wechselspannungsversorgung aus der Vielzahl von Netzteilkreisen 1a und 1b entspricht, zu einer Phase (der Versorgungsleitung L2) umschalten, die dem anderen Netzteilkreis (dem Netzteilkreis 1b) oder der spezifischen Phase (der Versorgungsleitung L1) entspricht.
In 1 und 2 ist der Schalterkreis 7 in den ersten Modus gesteuert und in 3 in den zweiten Modus.
Der Schalterkreis 7 enthält ein Schaltrelais 8, eine Spule (nicht dargestellt) und einen Ansteuerkreis (nicht dargestellt). Der Ansteuerkreis schaltet das Schaltrelais 8 gemäß einem Steuersignal von der Steuereinheit 17 ein oder aus. Das Steuersignal ist ein Signal, das angibt, dass das Schaltrelais 8 einzuschalten ist, oder angibt, dass das Schaltrelais 8 auszuschalten ist. Der Schalterkreis 7 ist ein Beispiel eines in den angefügten Ansprüchen beschriebenen ersten Schalterkreises.
Hier bezieht sich „aus“ des Schaltrelais 8 auf einen Zustand, in dem das Schaltrelais 8 mit der Versorgungsleitung L1 verbunden ist, die einer von Zweigen an einem Verzweigungspunkt n2 ist, wie in 1 und 2 dargestellt.
Andererseits bezieht sich „ein“ des Schaltrelais 8 auf einen Zustand, in dem das Schaltrelais 8 mit der Versorgungsleitung L2 verbunden ist, wie in 3 dargestellt. Anzumerken ist, dass der Verzweigungspunkt n2 ein Punkt (eine Stelle) auf der Versorgungsleitung L1 (der ersten Phase) auf der positiven Seite ist. Die positive Seite bedeutet, dass sie an das Plus einer externen Spannungsversorgung angeschlossen ist, und entspricht den Versorgungsleitungen L1 bis L3. Eine negative Seite bedeutet, dass sie an das Minus der externen Spannungsversorgung angeschlossen ist, und entspricht einer Versorgungsleitung N.
Die Steuereinheit 17 enthält beispielsweise einen Prozessor, wie etwa eine Zentraleinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen Direktzugriffsspeicher (RAM).
Der Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 ist auf einer Seite der Wechselspannungsversorgung eines Zusammenschlusspunkts (Verbindungspunkts) n3 einer Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1a und einer Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1b vorgesehen und begrenzt einen Schaltstromstoß. Der Zusammenschlusspunkt n3 ist ein Punkt auf einer Stromleitung N auf der negativen Seite. Mit einer solchen Anordnung kann, weil es unnötig wird, den Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 für jede Leitung vorzusehen, eine Verkleinerung des Schaltnetzteils 100 erzielt sein.
5 ist ein Schaltbild, das ein Anordnungsbeispiel des Schaltstromstoß-Verhinderungskreises 12 darstellt. Der Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 enthält eine Sicherung (nicht dargestellt), einen Schaltstromstoß-Begrenzungswiderstand, ein parallel zum Schaltstromstoß-Begrenzungswiderstand verbundenes Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13, eine Spule (nicht dargestellt) und einen Ansteuerkreis (nicht dargestellt). Der Ansteuerkreis schaltet das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 gemäß einem Steuersignal von der Steuereinheit 17 ein oder aus.
Das Steuersignal ist ein Signal, das angibt, dass das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 einzuschalten ist, oder angibt, dass das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 auszuschalten ist. Als ein Beispiel stellt 5 einen Fall dar, wo das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 ausgeschaltet ist.
Die Steuereinheit 17 erzeugt ein Steuersignal durch ein Zusammenwirken beispielsweise zwischen dem oben beschriebenen Prozessor, wie etwa einer CPU, und einem in dem ROM oder dergleichen gespeicherten Programm (einer Software). Anzumerken ist, dass die Funktion der Steuereinheit 17 nicht auf die durch Software umgesetzte beschränkt ist und durch eine Hardwareanordnung umgesetzt sein kann, wie etwa einen zweckbestimmten Schaltkreis. Weiter kann die Steuereinheit 17 außerhalb des Schaltnetzteils 100 vorgesehen sein.
Anzumerken ist, dass der Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 nicht auf der Seite der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a des Zusammenschlusspunkts n3 vorgesehen zu sein braucht und an einer anderen Stelle vorgesehen sein kann. Zum Beispiel kann der Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 sowohl auf der Seite der negativen Leitung des Netzteilkreises 1a als auch auf der Seite der negativen Leitung des Netzteilkreises 1b vorgesehen sein.
Die Steuereinheit 17 steuert den Schalterkreis 7 gemäß der Anzahl von Phasen einer an das Schaltnetzteil 100 angeschlossenen externen Spannungsversorgung (Wechselspannungsversorgung).
Bisher ist ein Beispiel eines Aufbaus des Schaltnetzteils 100 beschrieben.
Als Nächstes ist ein Beispiel eines Betriebs des Schaltnetzteils 100 unter Verwendung von 6 beschrieben. 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Schaltnetzteils 100 darstellt. Der nachstehend beschriebene Betrieb wird gestartet, wenn eine Wechselspannungsversorgung angeschlossen wird.
Zuallererst bestimmt die Steuereinheit 17 die Eigenschaften einer angeschlossenen Wechselspannungsversorgung. Genauer bestimmt die Steuereinheit 17, ob eine Wechselspannungsversorgung die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a oder die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b ist (Schritt S100).
Ob eine Wechselspannungsversorgung die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a oder die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b ist, wird durch die Steuereinheit 17 beispielsweise auf Grundlage einer Spannung bestimmt, die durch den Spannungsmesser 6 ausgegeben wird, der eine Spannung des Kondensators 5 misst.
Am Anfang des Flussdiagramms befindet sich das Schaltrelais 8 im eingeschalteten Zustand. Daher wird in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 100 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist (in einem Fall, wo beispielsweise die positive Seite der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a an die Versorgungsleitung L1 angeschlossen ist), ein positiver Spannungswert zur Steuereinheit 17 von dem Spannungsmesser 6 ausgegeben, der eine Spannung des Kondensators 5 misst, der im Netzteilkreis 1a enthalten ist.
Weiter wird, weil eine einphasige Wechselspannungsversorgung nicht an den Netzteilkreis 1b angeschlossen ist (die positive Seite der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a nicht an die Versorgungsleitung L2 angeschlossen ist), ein Spannungswert von 0 zur Steuereinheit 17 von dem Spannungsmesser 6 ausgegeben, der eine Spannung des Kondensators 5 misst, der im Netzteilkreis 1b enthalten ist.
Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 100 an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist (in einem Fall, wo die positiven Seiten der jeweiligen Phasen der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b an die Versorgungsleitung L1 und die Versorgungsleitung L2 angeschlossen sind), ein positiver Spannungswert zur Steuereinheit 17 auch von dem Spannungsmesser 6 ausgegeben, der eine Spannung des Kondensators 5 misst, der im Netzteilkreis 1b enthalten ist.
Demgemäß kann die Steuereinheit 17 auf Grundlage von Spannungswerten, die jeweils von den Spannungsmessern 6 ausgegeben werden, erkennen, ob das Schaltnetzteil 100 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist oder an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist.
Zum Beispiel bestimmt in einem Fall, wo ein Spannungswert gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellwert von einem Spannungsmesser 6 der Spannungsmesser 6 ausgegeben wird, die jeweils im Netzteilkreis 1a und im Netzteilkreis 1b enthalten sind, die Steuereinheit 17, dass das Schaltnetzteil 100 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist. Weiter bestimmt die Steuereinheit 17 beispielsweise in einem Fall, wo Spannungswerte, die den vorgegebenen Schwellwert überschreiten, von allen Spannungsmessern 6 ausgegeben werden, die jeweils im Netzteilkreis 1a und im Netzteilkreis 1b enthalten sind, dass das Schaltnetzteil 100 an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist.
Anzumerken ist, dass, wie oben beschrieben, die Steuereinheit 17 unter Verwendung eines anderen Spannungsmessers als des Spannungsmessers 6 oder unter Verwendung eines Amperemeters bestimmen kann, ob das Schaltnetzteil 100 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist oder an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist.
Als Nächstes führt die Steuereinheit 17 ein anfängliches Laden des Kondensators 5 gemäß den bestimmten Angaben zu der Wechselspannungsversorgung durch. Hier schaltet in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 100 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist, wie in 1 dargestellt (in einem Fall von Ja in Schritt S100), die Steuereinheit 17 das Schaltrelais 8 aus und führt das anfängliche Laden durch (Schritt S101).
Anzumerken ist, dass am Anfang des Flussdiagramms außer, dass das Schaltrelais 8 eingeschaltet ist, das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 des Schaltstromstoß-Verhinderungskreises 12 ausgeschaltet ist, wie in 5 dargestellt.
Hier besteht der Grund, warum das Schaltrelais 8 beim Start eingeschaltet ist, darin, dass ein Kurzschluss in einem Fall geschieht, wo das Schaltnetzteil 100 an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist. Weiter besteht der Grund, warum das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 beim Start ausgeschaltet ist, darin, dass ein Schaltstromstoß im Kondensator 5 fließt, weil eine Spannungsdifferenz zwischen einer Wechselspannungsversorgung und dem Kondensator 5 groß ist, weil der Kondensator 5 entladen ist, wenn die Wechselspannungsversorgung angeschlossen wird.
Weil das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 ausgeschaltet ist, wird von der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a zugeführte Leistung dem Netzteilkreis 1a über die Versorgungsleitung L1 zugeführt und auch einem Schaltstromstoß-Verhinderungswiderstand des Schaltstromstoß-Verhinderungskreises 12 zugeführt.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Laden (anfängliches Laden) des Kondensators 5 des Netzteilkreises 1a durchzuführen, während verhindert ist, dass ein Schaltstromstoß im Netzteilkreis 1a fließt.
Nach der oben beschriebenen Steuerung empfängt die Steuereinheit 17 einen Spannungswert des Kondensators 5, der durch den Spannungsmesser 6 gemessen wurde (Schritt S102). Ein Zeitpunkt, zu dem die Steuereinheit 17 einen Spannungswert vom Spannungsmesser 6 empfängt, liegt nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeit, nachdem die Steuereinheit 17 das Schaltrelais 8 ausgeschaltet hat (Schritt S101). Nachdem die Steuereinheit 17 einen Spannungswert empfangen hat, geht der Ablauf weiter zu Schritt S103.
Als Nächstes bestimmt die Steuereinheit 17, ob das anfängliche Laden des Kondensators 5 abgeschlossen wurde oder nicht, indem sie den vom Spannungsmesser 6 empfangenen Spannungswert und den vorgegebenen Schwellwert vergleicht (Schritt S103). Hier kehrt in einem Fall, wo der vom Spannungsmesser 6 empfangene Spannungswert gleich oder kleiner als der Schwellwert ist (in einem Fall von Nein bei Schritt S103), der Ablauf zu Schritt S102 zurück.
Andererseits bestimmt in einem Fall, wo der vom Spannungsmesser 6 empfangene Spannungswert größer ist als der Schwellwert (in einem Fall von Ja bei Schritt S103), die Steuereinheit 17, dass das anfängliche Laden des Kondensators 5 abgeschlossen wurde. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die Steuereinheit 17 das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 ein (Schritt S104).
Dann führt die Steuereinheit 17 ein Laden (Hauptladen) der Batterie 20 durch, während sie das Schaltrelais 8 im ausgeschalteten Zustand belässt (Schritt S105). Mit anderen Worten, in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 100 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist, verbindet die Steuereinheit 17 durch ein Steuern des Schalterkreises 7 einen anderen Netzteilkreis (den Netzteilkreis 1b) als einen spezifischen Netzteilkreis (den Netzteilkreis 1a) mit einer spezifischen Phase (beispielsweise der Versorgungsleitung L1), die der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a entspricht.
Durch ein Durchführen des Ladens der Batterie 20, während das Schaltrelais 8 in den ausgeschalteten Zustand gebracht ist, wird die Batterie 20 geladen, während nicht nur der im Netzteilkreis 1a enthaltene Filterkreis 2, sondern auch der im Netzteilkreis 1b enthaltene Filterkreis 2 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen bleibt. Daher kann, verglichen mit einem Fall, wo das Laden unter Verwendung nur des im Netzteilkreis 1a enthaltenen Filterkreises 2 durchgeführt wird, eine Störungsreduzierungsleistung erhöht sein.
Zum Beispiel ist ein X-Kondensator oder ein Y-Kondensator im Filterkreis 2 verwendet. Der X-Kondensator ist ein Kondensator, der hauptsächlich Gegentaktstörungen (differenzielle Störungen) im Schaltnetzteil 100 beseitigt, und der Y-Kondensator ist ein Kondensator, der hauptsächlich Gleichtaktstörungen im Schaltnetzteil 100 beseitigt. Der Y-Kondensator ist mit einer Fahrzeugkarosserie (Rahmenmasse) verbunden.
Anzumerken ist, dass ein Entstörfilter, wie etwa ein Kern oder eine Spule, neben dem Kondensator in dem Filterkreis 2 verwendet sein kann.
Nach Schritt S105 wird der Ablauf mit Schritt S106 fortgesetzt. In Schritt S106 steuert die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18, die einen Betrieb des Schaltelements 15 steuert, eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15.
Genauer steuert die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 auf 180 Grad (Schritt S106). Indem die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 das im Netzteilkreis 1a vorgesehene Schaltelement 15 und das im Netzteilkreis 1b vorgesehene Schaltelement 15 durch ein Vorsehen einer Phasendifferenz auf diese Weise steuert, können sich eine durch ein Ein-/Ausschalten des im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelements 15 erzeugte Ausgangswelle und eine durch ein Ein-/Ausschalten des im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelements 15 erzeugte Ausgangswelle überlappen, und ein Welligkeitsstrom, der durch das Ein-/Ausschalten des Schaltelements 15 erzeugt wird, kann folglich verringert sein. Weiter kann auch eine effektive Frequenz erhöht sein.
Dadurch, dass die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 auf 180 Grad steuert, kann, wenn sich der Schalterkreis 7 im ersten Modus befindet, ein durch das Ein-/Ausschalten des Schaltelements 15 erzeugter Welligkeitsstrom minimiert sein. Anzumerken ist, dass eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 nicht auf 180 Grad beschränkt ist und beispielsweise nur 150 Grad oder mehr betragen muss.
Das heißt, durch ein Verbinden eines anderen Netzteilkreises (des Netzteilkreises 1b) als eines spezifischen Netzteilkreises (des Netzteilkreises 1a) mit einer spezifischen Phase (beispielsweise der Versorgungsleitung L1), die der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a entspricht, kann ein ähnlicher Effekt wie derjenige in einem Fall erzielt sein, wo ein Betrieb nach dem Verschachtelungsverfahren durchgeführt wird. Dies deshalb, weil ein Satz aus der Spule 14, dem Schaltelement 15 und der Diode 16, der in dem spezifischen Netzteilkreis (dem Netzteilkreis 1a) vorgesehen ist, und ein Satz aus der Spule 14, dem Schaltelement 15 und der Diode 16, der in dem anderen Netzteilkreis (dem Netzteilkreis 1b) vorgesehen ist, verwendet werden können.
Genauer enthält jeder aus den Netzteilkreisen 1a und 1b den Leistungsfaktorverbesserungskreis 4, der das Einzelverfahren verwendet, das eine einzige Spule 14, ein einziges Schaltelement 15 und eine einzige Diode 16 enthält, aber es wird möglich, den Welligkeitsstrom ähnlich zu verringern wie bei einem herkömmlichen Netzteilkreis, der das Verschachtelungsverfahren verwendet. Verglichen mit einem Netzteilkreis, der das Verschachtelungsverfahren verwendet und zwei Spulen, zwei Schaltelemente und zwei Dioden enthält, kann die Anzahl von Bauteilen verringert sein, und dies führt zum Verkleinern einer Vorrichtung und zur Kostenverringerung.
Weiter besteht, weil das Schaltnetzteil 100 ursprünglich die Spule 14, das Schaltelement 15 und die Diode 16 enthält, die im Netzteilkreis 1b enthalten sind, der an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen wird, keine Notwendigkeit, erneut die Spule 14, das Schaltelement 15 und die Diode 16 vorzusehen, und es ist ein vorteilhafter Effekt aus dem Aspekt des Verhinderns einer Kostensteigerung und eines Vergrößerns einer Vorrichtung erzeugt.
Anzumerken ist, dass die Reihenfolge der Schritte S105 und S106 umgekehrt sein kann, oder dass die Schritte S105 und S106 gleichzeitig betrieben werden können.
Die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 ist in einen Leistungsfaktorverbesserungskreis als IC-Chip so eingebaut, dass sie das Ein-/Ausschalten des Schaltelements 15 steuert. Die Steuereinheit 18 steuert das Ein-/Ausschalten des Schaltelements 15 durch ein Senden eines Steuersignals zum Schaltelement 15. Die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 erzeugt ein Steuersignal durch ein Zusammenwirken zwischen einem Prozessor, wie etwa einer CPU, und einem beispielsweise in einem ROM oder dergleichen gespeicherten Programm (einer Software).
Anzumerken ist, dass eine Funktion der Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 nicht immer durch Software umgesetzt ist und durch eine Hardwareanordnung umgesetzt sein kann, wie etwa einen zweckbestimmten Schaltkreis. Weiter kann die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 außerhalb des Leistungsfaktorverbesserungskreises 4 vorgesehen sein oder kann außerhalb des Schaltnetzteils 100 vorgesehen sein.
Weiter kann ein Teil oder können alle der Funktionen des Steuerns des Schaltelements 15, die in der Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 enthalten sind, in der Steuereinheit 17 enthalten sein. Dass die Steuereinheit 17 alle der Funktionen zum Steuern des Schaltelements 15 enthält, die in der Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 enthalten sind, bedeutet, dass die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 und die Steuereinheit 17 zu Massenware gemacht sind.
Andererseits führt in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 100 an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist (in einem Fall von Nein in Schritt S100), die Steuereinheit 17 das anfängliche Laden durch, während sie das Schaltrelais 8 im eingeschalteten Zustand belässt, wie in 3 dargestellt (Schritt S107).
Weiter ist auch in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 100 an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist, das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 ausgeschaltet. Daher wird von der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b zugeführte Leistung dem Netzteilkreis 1a und dem Netzteilkreis 1b über die Versorgungsleitung L1 und die Versorgungsleitung L2 zugeführt und auch dem Schaltstromstoß-Verhinderungswiderstand zugeführt.
Mit anderen Worten, es ist eine Anordnung verwendet, bei der der Netzteilkreis 1a, der Netzteilkreis 1b und der Schaltstromstoß-Verhinderungswiderstand zwischen einem Sternpunkt n1 der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b und der ersten Phase (Versorgungsleitung L1) verbunden sind (siehe 3).
Demgemäß ist es möglich, ein Laden (anfängliches Laden) des Kondensators 5 des Netzteilkreises 1a und des Netzteilkreises 1b durchzuführen, während durch den Schaltstromstoß-Verhinderungswiderstand verhindert ist, dass ein Schaltstromstoß im Netzteilkreis 1a und im Netzteilkreis 1b fließt.
Nach der oben beschriebenen Steuerung empfängt die Steuereinheit 17 einen Spannungswert des Kondensators 5, der durch den Spannungsmesser 6 gemessen wurde (Schritt S108).
Als Nächstes bestimmt die Steuereinheit 17, ob das anfängliche Laden des Kondensators 4 abgeschlossen wurde oder nicht, indem sie den vom Spannungsmesser 6 empfangenen Spannungswert und den vorgegebenen Schwellwert vergleicht (Schritt S109). Hier kehrt in einem Fall, wo der vom Spannungsmesser 6 empfangene Spannungswert gleich oder kleiner als der Schwellwert ist (in einem Fall von Nein bei Schritt S109), der Ablauf zu Schritt S108 zurück.
Andererseits bestimmt die Steuereinheit 17 in einem Fall, wo die von den Spannungsmessern 6, die jeweils im Netzteilkreis 1a und im Netzteilkreis 1b vorgesehen sind, empfangenen Spannungswerte beide größer sind als der Schwellwert (in einem Fall von Ja bei Schritt S109), dass das anfängliche Laden der jeweils im Netzteilkreis 1a und im Netzteilkreis 1b angeordneten Kondensatoren 5 abgeschlossen wurde. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die Steuereinheit 17 das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 ein (Schritt S110).
Dann führt die Steuereinheit 17 ein Laden (Hauptladen) der Batterie 20 durch, während sie das Schaltrelais 8 im eingeschalteten Zustand belässt (Schritt S111).
Bisher ist ein Beispiel eines Betriebs des Schaltnetzteils 100 beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform verbindet in dem an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a und die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angepassten Schaltnetzteil 100 die Steuereinheit 17 mit jeder Phase einer Wechselspannungsversorgung einen anderen Netzteilkreis, der der Phase entspricht, und verbindet in einem Fall, wo die Anzahl der Phasen der Wechselspannungsversorgung kleiner ist als die Anzahl von Netzteilkreisen, einen anderen Netzteilkreis, der überzählig ist, mit der spezifischen Phase. Anzumerken ist, dass bei der vorliegenden Offenbarung die Steuereinheit 17 keine unverzichtbare Ausstattung eines Schaltnetzteils ist. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 17 außerhalb eines Schaltnetzteils vorhanden sein.
Das heißt, in einem Fall, wo eine Wechselspannungsversorgung (die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b) mit derselben Anzahl von Phasen wie die Anzahl von Netzteilkreisen angeschlossen ist, steuert die Steuereinheit 17 den Schalterkreis 7, einen anderen Netzteilkreis (den Netzteilkreis 1b) als den spezifischen Netzteilkreis (den Netzteilkreis 1a), der einer spezifischen Phase (Versorgungsleitung L1) entspricht, mit einer Phase (Versorgungsleitung L2), die dem anderen Netzteilkreis (dem Netzteilkreis 1b) entspricht, und in einem Fall, wo eine Wechselspannungsversorgung (die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a) mit der kleineren Anzahl von Phasen als der Anzahl von Netzteilkreisen angeschlossen ist, steuert die Steuereinheit 17 den Schalterkreis 7, den anderen Netzteilkreis (den Netzteilkreis 1b), der überzählig ist, mit der spezifischen Phase (Versorgungsleitung L1) zu verbinden.
Mit dieser Anordnung wird es in einem Fall, wo die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist, möglich, dass das Schaltnetzteil 100 einen Leistungsfaktor der vom Gleichrichterkreis 3 eingegebenen Leistung verbessert, unter Verwendung nicht nur der Spule 14, des Schaltelements 15 und der Diode 16, die im Netzteilkreis 1a enthalten sind, sondern auch der Spule 14, des Schaltelements 15 und der Diode 16, die im Netzteilkreis 1b enthalten sind, und dergleichen.
Darüber hinaus ist es, indem die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 auf 180 Grad steuert, möglich, einen Welligkeitsstrom zu verringern und einen ähnlichen Effekt zu erzielen wie demjenigen des Verschachtelungsverfahrens, obwohl die Anordnung des Einzelverfahrens verwendet ist.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes ist ein Beispiel einer Anordnung eines Schaltnetzteils 200 nach der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Aufbau des Schaltnetzteils 200
7 ist ein Schaltbild, das ein Aufbaubeispiel des Schaltnetzteils 200 darstellt. Das Schaltnetzteil 200 weist einen Aufbau auf, der drei Netzteilkreise (die Netzteilkreise 1a bis 1c) zum Anpassen an eine dreiphasige Wechselspannungsversorgung enthält. Anzumerken ist, dass in 7 dieselben Anordnungen wie diejenigen in 1 mit denselben Bezugsnummern versehen sind, und dass ihre Beschreibung weggelassen ist
Das Schaltnetzteil 200 wird beispielsweise in einer Ladevorrichtung eines Fahrzeugs verwendet, wie etwa eines Elektroautos und eines Hybridautos.
Das Schaltnetzteil 200 unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Schaltnetzteil 100 darin, dass ein Netzteilkreis 1c und ein Schalterkreis 7a hinzugefügt sind. Der Netzteilkreis 1c weist dieselbe Anordnung auf wie diejenigen der Netzteilkreise 1a und 1b. Weiter weist der Schalterkreis 7a dieselbe Anordnung auf wie diejenige des Schalterkreises 7, und das Ein- und Ausschalten eines Schaltrelais 8a wird durch die Steuereinheit 17 gesteuert. Anzumerken ist, dass der Schalterkreis 7a ein Beispiel eines in den angefügten Ansprüchen beschriebenen zweiten Schalterkreises ist.
In einem Zustand, in dem das Schaltrelais 8a des Schalterkreises 7a ausgeschaltet ist, ist das Schaltrelais 8a mit einer Versorgungsleitung L1 verbunden, die an einem Verzweigungspunkt n2 abgezweigt ist, wie in 7 dargestellt. Andererseits ist in einem Zustand, in dem das Schaltrelais 8a des Schalterkreises 7a eingeschaltet ist, das Schaltrelais 8a mit einer Versorgungsleitung L3 verbunden.
Weiter stellt 7 als Beispiel einen Fall dar, wo das Schaltnetzteil 200 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist, aber das Schaltnetzteil 200 kann an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen sein, wie in 8 dargestellt, oder kann an die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c angeschlossen sein, wie in 9 dargestellt. Das Schaltnetzteil 200 nach der vorliegenden Ausführungsform weist einen Aufbau auf, der an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a, die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b und an die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c anpassbar ist.
Der Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 ist auf einer Seite der Wechselspannungsversorgung eines Zusammenschlusspunkts (Verbindungspunkts) n3 einer Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1a, einer Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1b und einer Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1c vorgesehen und begrenzt einen Schaltstromstoß.
Anzumerken ist, dass in 7 die jeweiligen Leitungen der negativen Seite der Netzteilkreise 1a bis 1c an einem Zusammenschlusspunkt (Verbindungspunkt) n3 verbunden sind, aber es können beispielsweise ein erster Verbindungspunkt, an dem die Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1a und die Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1b verbunden sind, und ein zweiter Verbindungspunkt, an dem die Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1b und die Leitung der negativen Seite des Netzteilkreises 1c verbunden sind, verschieden sein.
In diesem Fall ist beispielsweise der Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 auf einer Seite der Wechselspannungsversorgung beispielsweise des ersten Verbindungspunkts und des zweiten Verbindungspunkts vorgesehen. Mit einer solchen Anordnung wird es unnötig, den Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 für jede Leitung vorzusehen, und die Verkleinerung des Schaltnetzteils 200 kann erzielt sein.
Anzumerken ist, dass der Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 nicht auf einer Seite der Wechselspannungsversorgung des ersten Verbindungspunkts und des zweiten Verbindungspunkts vorgesehen zu sein braucht und an einer anderen Stelle vorgesehen sein kann. Zum Beispiel kann der Schaltstromstoß-Verhinderungskreis 12 sowohl auf der Seite der negativen Leitung des Netzteilkreises 1a, einer Seite der negativen Leitung des Netzteilkreises 1b, als auch der Seite der negativen Leitung des Netzteilkreises 1c vorgesehen sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, ähnlich der ersten Ausführungsform, der Schalterkreis 7 durch die Steuereinheit 17 zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umgeschaltet, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben sind. Weiter wird der Schalterkreis 7a durch die Steuereinheit 17 umgeschaltet zwischen dem Verbinden des Netzteilkreises 1c (dritten Netzteilkreises) mit der ersten Phase (Versorgungsleitung L1) parallel zum Netzteilkreis 1a (ersten Netzteilkreis) und zum Netzteilkreis 1b (zweiten Netzteilkreis) oder dem Verbinden des Netzteilkreises 1c (dritten Netzteilkreises) mit einer dritten Phase (Versorgungsleitung L3).
Ein Modus, in dem die Steuereinheit 17 den Schalterkreis 7a steuert, den Netzteilkreis 1c (dritten Netzteilkreis) mit der ersten Phase (Versorgungsleitung L1) parallel zum Netzteilkreis 1a (ersten Netzteilkreis) und zum Netzteilkreis 1b (zweiten Netzteilkreis) zu verbinden, ist als ein dritter Modus bezeichnet. Weiter ist ein Modus, in dem die Steuereinheit 17 den Schalterkreis 7a steuert, den Netzteilkreis 1c (dritten Netzteilkreis) mit der dritten Phase (Versorgungsleitung L3) zu verbinden, als ein vierter Modus bezeichnet.
Weiter enthalten, wie in 10 dargestellt, die Netzteilkreise 1a, 1b und 1c jeweils den Leistungsfaktorverbesserungskreis 4, der die Spule 14, das Schaltelement 15 und die Diode 16 enthält. Weiter enthält der Leistungsfaktorverbesserungskreis 4 die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18. Verglichen mit 4 liegt ein Unterschied nur darin, dass der Netzteilkreis 1c einschließlich des Leistungsfaktorverbesserungskreises 4 vorgesehen ist. Somit ist die Beschreibung von 10 weggelassen.
Bisher ist ein Beispiel einer Anordnung des Schaltnetzteils 200 beschrieben.
Betrieb des Schaltnetzteils 200
Als Nächstes ist ein Beispiel eines Betriebs des Schaltnetzteils 200 unter Verwendung von 11 beschrieben. 11 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Schaltnetzteils 200 darstellt. Der nachstehend beschriebene Betrieb wird gestartet, wenn eine Wechselspannungsversorgung angeschlossen wird.
Zuerst bestimmt die Steuereinheit 17 die Eigenschaften einer angeschlossenen Wechselspannungsversorgung (Schritt S200). Genauer bestimmt die Steuereinheit 17, welche aus der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a, der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b oder der dreiphasigen Wechselspannungsversorgung 10c eine Wechselspannungsversorgung ist.
Ob eine Wechselspannungsversorgung die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a, die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b oder die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c ist, wird durch die Steuereinheit 17 beispielsweise auf Grundlage des Spannungswerts bestimmt, der durch den Spannungsmesser 6 ausgegeben wird, der eine Spannung des Kondensators 5 misst.
Am Anfang des Flussdiagramms befinden sich die Schaltrelais 8 und 8a im eingeschalteten Zustand. Daher wird in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist (in einem Fall, wo beispielsweise die positive Seite der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a an die Versorgungsleitung L1 angeschlossen ist), ein positiver Spannungswert zur Steuereinheit 17 von dem Spannungsmesser 6 ausgegeben, der eine Spannung des Kondensators 5 misst, der im Netzteilkreis 1a enthalten ist.
Weiter wird in diesem Fall, weil eine einphasige Wechselspannungsversorgung nicht an die Netzteilkreise 1b und 1c angeschlossen ist (die positive Seite der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a nicht an die Versorgungsleitung L2 und die Versorgungsleitung L3 angeschlossen ist), ein Spannungswert 0 zur Steuereinheit 17 von dem Spannungsmesser 6 ausgegeben, der eine Spannung des Kondensators 5 misst, der in den Netzteilkreisen 1b und 1c enthalten ist.
In einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist (in einem Fall, wo die positiven Seiten der jeweiligen Phasen der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b an die Versorgungsleitung L1 und die Versorgungsleitung L2 angeschlossen sind), wird ein positiver Spannungswert zur Steuereinheit 17 von dem Spannungsmesser 6 ausgegeben, der eine Spannung des Kondensators 5 misst, der in den Netzteilkreisen 1a und 1b enthalten ist.
Weiter wird in diesem Fall ein Spannungswert 0 an die Steuereinheit 17 von dem Spannungsmesser 6 ausgegeben, der eine Spannung des in dem Netzteilkreis 1c enthaltenen Kondensators 5 misst.
In einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c angeschlossen ist (in einem Fall, wo die positiven Seiten der jeweiligen Phasen der dreiphasigen Wechselspannungsversorgung 10c an die Versorgungsleitung L1, die Versorgungsleitung L2 und die Versorgungsleitung L3 angeschlossen sind), wird ein positiver Spannungswert zur Steuereinheit 17 von dem Spannungsmesser 6 ausgegeben, der eine Spannung des Kondensators 5 misst, der in den Netzteilkreisen 1a, 1b und 1c enthalten ist.
Demgemäß kann die Steuereinheit 17 auf Grundlage von Spannungswerten, die jeweils von den Spannungsmessern 5 ausgegeben sind, erkennen, an welche aus der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a, der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b oder der dreiphasigen Wechselspannungsversorgung 10c das Schaltnetzteil 200 angeschlossen ist.
Zum Beispiel bestimmt in einem Fall, wo ein Spannungswert gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellwert von einem oder zwei Spannungsmesser(n) 6 der Spannungsmesser 6 ausgegeben wird, die jeweils in den Netzteilkreisen 1a bis 1c enthalten sind, die Steuereinheit 17, dass das Schaltnetzteil 200 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a oder die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist. Weiter bestimmt beispielsweise in einem Fall, wo Spannungswerte, die den vorgegebenen Schwellwert überschreiten, von allen Spannungsmessern 6 ausgegeben werden, die jeweils in den Netzteilkreisen 1a bis 1c enthalten sind, die Steuereinheit 17, dass das Schaltnetzteil 100 an die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c angeschlossen ist.
Anzumerken ist, dass die Steuereinheit 17 bestimmen kann, an welche aus der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a, der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b und der dreiphasigen Wechselspannungsversorgung 10c das Schaltnetzteil 200 angeschlossen ist, unter Verwendung eines anderen, getrennt vorgesehenen Spannungsmessers als des Spannungsmessers 6 oder eines Amperemeters.
Als Nächstes führt die Steuereinheit 17 ein anfängliches Laden des Kondensators 5 gemäß den bestimmten Angaben zu der Wechselspannungsversorgung durch.
In einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a oder die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist (in einem Fall von Ja in Schritt S200), schaltet die Steuereinheit 17 das Schaltrelais 8 (oder die Schaltrelais 8 und 8a) aus und führt das anfängliche Laden durch (Schritt S201) .
Anzumerken ist, dass in Schritt S201 das anfängliche Laden nach dem Ausschalten des Schaltrelais 8a anstelle des Schaltrelais 8 durchgeführt werden kann oder das anfängliche Laden nach dem Ausschalten sowohl des Schaltrelais 8 als auch des Schaltrelais 8a durchgeführt werden kann.
Anzumerken ist, dass am Anfang des Flussdiagramms zusätzlich dazu, dass das Schaltrelais 8 oder 8a eingeschaltet ist, das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 als ausgeschaltet vorausgesetzt ist. Weil der Grund, warum das Schaltrelais 8 oder 8a am Anfang des Flussdiagramms eingeschaltet ist, derselbe ist wie der Grund, warum das Schaltrelais 8 bei der ersten Ausführungsform am Anfang eingeschaltet ist, ist die Beschreibung weggelassen. Weiter ist auch der Grund, warum das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 beim Start ausgeschaltet ist, ähnlich demjenigen bei der ersten Ausführungsform. Weiter sind die Schritte S202 bis S204 ähnlich den Schritten S102 bis S104.
Dann führt die Steuereinheit 17 ein Laden (Hauptladen) der Batterie 20 durch, während sie das Schaltrelais 8a im ausgeschalteten Zustand belässt (Schritt S205). Mit anderen Worten, in einem Fall, wo die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a oder die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b an das Schaltnetzteil 200 angeschlossen ist, das heißt, in einem Fall, wo die Anzahl von Phasen einer angeschlossenen Wechselspannungsversorgung kleiner ist als die Anzahl von Netzteilkreisen, verbindet die Steuereinheit 17 durch ein Steuern des Schalterkreises 7a einen überzähligen Netzteilkreis (beispielsweise einen von beiden oder beide der Netzteilkreise 1b und 1c) mit der spezifischen Phase (beispielsweise der Versorgungsleitung L1).
Somit wird durch ein Durchführen des Ladens der Batterie 20, während das Schaltrelais 8a in den ausgeschalteten Zustand gebracht ist, die Batterie geladen, während sich nicht nur der im Netzteilkreis 1a enthaltene Filterkreis 2, sondern auch der im Netzteilkreis 1c enthaltene Filterkreis 2 in dem an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossenen Zustand befinden. Daher kann, verglichen mit einem Fall, wo das Laden unter Verwendung nur des im Netzteilkreis 1a enthaltenen Filterkreises 2 durchgeführt wird, eine Störungsreduzierungsleistung erhöht sein.
Nach Schritt S205 wird der Ablauf mit Schritt S206 fortgesetzt. In Schritt S206 steuert die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18, die einen Betrieb des Schaltelements 15 steuert, eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15, dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1c vorgesehenen Schaltelement 15.
Genauer steuert die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15, dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1c vorgesehenen Schaltelement 15 auf 120 Grad (Schritt S206).
Indem die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 das im Netzteilkreis 1a vorgesehene Schaltelement 15, das im Netzteilkreis 1b vorgesehene Schaltelement 15 und das im Netzteilkreis 1c vorgesehene Schaltelement 15 durch ein Vorsehen einer Phasendifferenz auf diese Weise steuert, können sich eine durch ein Ein-/Ausschalten des im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelements 15 erzeugte Ausgangswelle, eine durch ein Ein-/Ausschalten des im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelements 15 erzeugte Ausgangswelle und eine durch ein Ein-/Ausschalten des im Netzteilkreis 1c vorgesehenen Schaltelements 15 erzeugte Ausgangswelle überlappen, und ein Welligkeitsstrom, der durch das Ein-/Ausschalten des Schaltelements 15 erzeugt wird, kann folglich verringert sein. Weiter kann auch eine effektive Frequenz erhöht sein.
Dadurch, dass die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15, dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1c vorgesehenen Schaltelement 15 auf 120 Grad steuert, kann in einem Fall, wo sich der Schalterkreis 7 im ersten Modus befindet und sich der Schalterkreis 7a im dritten Modus befindet, ein durch das Ein-/Ausschalten des Schaltelements 15 erzeugter Welligkeitsstrom minimiert sein. Anzumerken ist, dass eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15, dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1c vorgesehenen Schaltelement 15 nicht auf 120 Grad beschränkt ist und nur beispielsweise 90 Grad oder mehr und 150 Grad oder weniger betragen muss.
Das heißt, durch eine Verbinden anderer Netzteilkreise (beispielsweise des Netzteilkreises 1b und des Netzteilkreises 1c) als des spezifischen Netzteilkreises (des Netzteilkreises 1a) mit einer spezifischen Phase (beispielsweise der Versorgungsleitung L1), die der einphasigen Wechselspannungsversorgung 10a oder der zweiphasigen Wechselspannungsversorgung 10b entspricht, kann ein ähnlicher Effekt wie derjenige in einem Fall, wo ein Betrieb nach dem Verschachtelungsverfahren durchgeführt wird, durch eine Verwendung eines Satzes aus der Spule 14, dem Schaltelement 15 und der Diode 16, die in dem spezifischen Netzteilkreis (dem Netzteilkreis 1a) vorgesehen sind, und der Spulen 14, der Schaltelemente 15 und der Dioden 16, die in den anderen Netzteilkreisen (dem Netzteilkreis 1b und dem Netzteilkreis 1c) vorgesehen sind, erzielt werden.
Mit anderen Worten, das Schaltelement 15 des spezifischen Netzteilkreises (des Netzteilkreises 1a), der mit der spezifischen Phase (beispielsweise der Versorgungsleitung L1) verbunden ist, und ein Schaltelement 15 und das andere Schaltelement 15, die jeweils in zwei anderen Netzteilkreisen (dem Netzteilkreis 1b und dem Netzteilkreis 1c) enthalten sind, die mit der spezifischen Phase (der Versorgungsleitung L1) verbunden sind, sind mit einem Phasenunterschied von 120 Grad angesteuert.
Genauer enthält jeder aus den Netzteilkreisen 1a, 1b und 1c den Leistungsfaktorverbesserungskreis 4, der das Einzelverfahren verwendet, das eine einzige Spule 14, ein einziges Schaltelement 15 und eine einzige Diode 16 enthält, aber es wird möglich, einen Welligkeitsstrom stärker zu verringern als bei einem herkömmlichen Leistungsfaktorverbesserungskreis, der das Verschachtelungsverfahren verwendet, das zwei Spulen 14, zwei Schaltelemente 15 und zwei Dioden 16 enthält. Verglichen mit dem Verschachtelungsverfahren, das zwei Spulen, zwei Schaltelemente und zwei Dioden enthält, kann die Anzahl von Bauteilen verringert sein, und dies führt zum Verkleinern einer Vorrichtung und zur Kostenverringerung.
Weiter besteht, weil das Schaltnetzteil 100 ursprünglich die Spule 14, das Schaltelement 15 und die Diode 16 enthält, die im Netzteilkreis 1b und im Netzteilkreis 1c enthalten sind, die an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen sind, keine Notwendigkeit, erneut die Spule 14, das Schaltelement 15 und die Diode 16 vorzusehen, und es ist ein vorteilhafter Effekt vom Aspekt des Verhinderns einer Kostensteigerung und eines Vergrößerns einer Vorrichtung erzeugt.
Anzumerken ist, dass die Reihenfolge der Schritte S205 und S206 umgekehrt werden kann, oder dass die Schritte S205 und S206 gleichzeitig betrieben werden können.
Andererseits führt in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c angeschlossen ist (in einem Fall von Nein in Schritt S200), die Steuereinheit 17 das anfängliche Laden durch, während sie das Schaltrelais 8a im eingeschalteten Zustand belässt (Schritt S207).
Weiter wird sogar in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c angeschlossen ist, weil das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 ausgeschaltet ist, von der dreiphasigen Wechselspannungsversorgung 10c zugeführte Leistung den Netzteilkreisen 1a, 1b und 1c über die Versorgungsleitungen L1 bis L3 zugeführt und auch einem Schaltstromstoß-Verhinderungswiderstand zugeführt.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Laden (anfängliches Laden) des Kondensators 5 der Netzteilkreise 1a bis 1c durchzuführen, während verhindert ist, dass ein Schaltstromstoß in den Netzteilkreisen 1a bis 1c fließt.
Die Schritte S208 bis S210 sind ähnlich den oben beschriebenen Schritten S107 bis S210. Wenn dann die Steuereinheit 17 das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 in Schritt S210 ausschaltet, lädt die Steuereinheit 17 die Batterie 20, während sie das Schaltrelais 8 und das Schaltrelais 8a im eingeschalteten Zustand belässt (Schritt S211) .
Bisher ist ein Beispiel eines Betriebs des Schaltnetzteils 200 beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform verbindet in dem Schaltnetzteil 200, das an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a, zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b und die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c angepasst ist, die Steuereinheit 17 mit jeder Phase einer Wechselspannungsversorgung einen anderen Netzteilkreis, der der Phase entspricht, und verbindet in einem Fall, wo die Anzahl von Phasen der Wechselspannungsversorgung kleiner ist als die Anzahl von Netzteilkreisen, einen anderen Netzteilkreis, der überzählig ist, mit der spezifischen Phase.
Das heißt, in einem Fall, wo eine Wechselspannungsversorgung (die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b) mit derselben Anzahl von Phasen wie die Anzahl von Netzteilkreisen angeschlossen ist, steuert die Steuereinheit 17 den Schalterkreis 7, einen anderen Netzteilkreis (den Netzteilkreis 1b) als den spezifischen Netzteilkreis (den Netzteilkreis 1a), der einer spezifischen Phase (Versorgungsleitung L1) entspricht, mit einer Phase (Versorgungsleitung L2) zu verbinden, die dem anderen Netzteilkreis (dem Netzteilkreis 1b) entspricht, und in einem Fall, wo eine Wechselspannungsversorgung (die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a) mit der kleineren Anzahl von Phasen als der Anzahl von Netzteilkreisen angeschlossen ist, steuert die Steuereinheit 17 den Schalterkreis 7, den anderen Netzteilkreis (den Netzteilkreis 1b und den Netzteilkreis 1c), der überzählig ist, mit der spezifischen Phase (Versorgungsleitung L1) zu verbinden.
Mit dieser Anordnung wird es in einem Fall, wo die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a oder die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist, möglich, dass das Schaltnetzteil 200 einen Leistungsfaktor der vom Gleichrichterkreis 3 eingegebenen Leistung verbessert, unter Verwendung nicht nur der Spule 14, des Schaltelements 15 und der Diode 16, die im Netzteilkreis 1a enthalten sind, sondern auch der Spule 14, des Schaltelements 15 und der Diode 16, die im Netzteilkreis 1b und im Netzteilkreis 1c enthalten sind, und dergleichen.
Darüber hinaus ist es, indem die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15, dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1c vorgesehenen Schaltelement 15 auf 120 Grad steuert, möglich, einen Welligkeitsstrom weiter zu verringern und einen höheren Effekt zu erzielen als denjenigen des Verschachtelungsverfahrens, obwohl die Anordnung des Einzelverfahrens verwendet ist.
Modifiziertes Beispiel des Betriebs des Schaltnetzteils 200
Das Schaltnetzteil 200 kann einen in 12 dargestellten Betrieb anstelle des in der zweiten Ausführungsform mit Bezugnahme auf 11 beschriebenen Betriebs durchführen. 12 ist ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel des Schaltnetzteils 200 gemäß einem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform darstellt.
Zuallererst bestimmt die Steuereinheit 17 die Eigenschaften einer angeschlossenen Wechselspannungsversorgung. Genauer bestimmt die Steuereinheit 17, ob eine Wechselspannungsversorgung die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a ist oder nicht (Schritt S300). In diesem Punkt unterscheidet sich das modifizierte Beispiel von der zweiten Ausführungsform, bei der bestimmt wird, ob eine Wechselspannungsversorgung die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a oder die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b ist oder nicht.
In einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die einphasige Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist 10a (in einem Fall von Ja in Schritt S300), schaltet die Steuereinheit 17 beide der Schaltrelais 8 und 8a aus und führt ein anfängliches Laden durch (Schritt S301).
Bei dieser Anordnung kann sogar in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist, das anfängliche Laden des Kondensators 5, der jeweils in den Netzteilkreisen 1a bis 1c enthalten ist, durchgeführt werden.
Anzumerken ist, dass es bei Schritt S301 vorzuziehen ist, die Schaltrelais 8 und 8a zu verschiedenen Zeitpunkten zu steuern. Dies deshalb, weil sich, wenn die Schaltrelais 8 und 8a gleichzeitig ausgeschaltet werden, ein Schaltstromstoß erhöht.
Weil die Schritte S302 bis S304 den Schritten S202 bis S204 ähnlich sind, ist die Beschreibung weggelassen. Nachdem das anfängliche Laden des Kondensators 5 abgeschlossen wurde, wird das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 eingeschaltet (Schritt S304).
Dann führt die Steuereinheit 17 ein Laden (Hauptladen) der Batterie 20 durch, während sie die Schaltrelais 8 und 8a im ausgeschalteten Zustand belässt (Schritt S305). Mit anderen Worten, in einem Fall, wo die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a an das Schaltnetzteil 200 angeschlossen ist, bringt die Steuereinheit 17 das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 des Schaltstromstoß-Verhinderungskreises 12 in einen leitfähigen Zustand, während Netzteilkreise, die überzählig sind (beispielsweise beide der Netzteilkreise 1b und 1c), mit der spezifischen Phase (Versorgungsleitung L1) verbunden bleiben.
Durch ein Durchführen des Ladens der Batterie 20, während die Schaltrelais 8 und 8a in den ausgeschalteten Zustand gebracht sind, wird die Batterie 20 geladen, während nicht nur der im Netzteilkreis 1a enthaltene Filterkreis 2, sondern auch der in jedem aus den Netzteilkreisen 1b und 1c enthaltene Filterkreis 2 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen bleibt. Daher kann, verglichen mit einem Fall, wo das Laden unter Verwendung nur des im Netzteilkreis 1a enthaltenen Filterkreises 2 durchgeführt wird, eine Störungsreduzierungsleistung bedeutend erhöht sein.
Weiter wird nach Schritt S305 der Ablauf mit Schritt S306 fortgesetzt. In Schritt S306 steuert die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15, dem im Netzteilkreis 1b vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1c vorgesehenen Schaltelement 15 auf 120 Grad (Schritt S306).
Indem die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 das im Netzteilkreis 1a vorgesehene Schaltelement 15, das im Netzteilkreis 1b vorgesehene Schaltelement 15 und das im Netzteilkreis 1c vorgesehene Schaltelement 15 durch ein Vorsehen einer Phasendifferenz auf diese Weise steuert, ist es in einem Fall, wo der Schalterkreis 7 im ersten Modus gesteuert wird und der Schalterkreis 7a im dritten Modus gesteuert wird, möglich, einen Welligkeitsstrom wie oben beschrieben weiter zu verringern und einen Effekt zu erzielen, der demjenigen des herkömmlichen Verschachtelungsverfahrens überlegen ist.
In einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 nicht an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a angeschlossen ist (in einem Fall von Nein in Schritt S300), wird bestimmt, ob das Schaltnetzteil 200 an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist oder nicht (Schritt S307).
In einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist (in einem Fall von Ja in Schritt S307), führt die Steuereinheit 17 ein anfängliches Laden durch, nachdem sie das Schaltrelais 8a ausgeschaltet hat, während sie das Schaltrelais 8 eingeschaltet lässt (Schritt S308).
Weil die Schritte S309 bis S311 den Schritten S302 bis S304 ähnlich sind, ist die Beschreibung weggelassen. Nachdem das anfängliche Laden des Kondensators 5 abgeschlossen wurde, wird das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 eingeschaltet (Schritt S311).
Dann führt die Steuereinheit 17 ein Laden (Hauptladen) der Batterie 20 durch, während sie das Schaltrelais 8 im eingeschalteten Zustand belässt und das Schaltrelais 8a im ausgeschalteten Zustand belässt (Schritt S312). Mit anderen Worten, in einem Fall, wo die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b an das Schaltnetzteil 200 angeschlossen ist, bringt die Steuereinheit 17 das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 des Schaltstromstoß-Verhinderungskreises 12 in einen leitfähigen Zustand, während Netzteilkreise, die überzählig sind (beispielsweise der Netzteilkreis 1c), mit der spezifischen Phase (Versorgungsleitung L1) verbunden bleiben.
Weiter wird nach Schritt S312 der Ablauf mit Schritt S313 fortgesetzt. In Schritt S313 steuert die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 eine Phasendifferenz zwischen dem im Netzteilkreis 1a vorgesehenen Schaltelement 15 und dem im Netzteilkreis 1c vorgesehenen Schaltelement 15 auf 180 Grad (Schritt S313).
Indem die Leistungsfaktorverbesserungs-Steuereinheit 18 das im Netzteilkreis 1a vorgesehene Schaltelement 15 und das im Netzteilkreis 1c vorgesehene Schaltelement 15 durch ein Vorsehen einer Phasendifferenz auf diese Weise steuert, ist es in einem Fall, wo sich der Schalterkreis 7 im zweiten Modus befindet und sich der Schalterkreis 7a im dritten Modus befindet, möglich, einen Welligkeitsstrom wie oben beschrieben zu verringern und einen ähnlichen Effekt wie demjenigen des herkömmlichen Verschachtelungsverfahrens zu erzielen. Alternativ kann das Schaltrelais 8 in Schritt S312 in den ausgeschalteten Zustand (ersten Modus) versetzt sein und kann das Schaltrelais 8a in den eingeschalteten Zustand (vierten Modus) versetzt sein, und ein ähnlicher Effekt kann auch in diesem Fall erzielt sein.
Ferner führt in einem Fall, wo das Schaltnetzteil 200 an die dreiphasige Wechselspannungsversorgung angeschlossen ist (in einem Fall von Nein in Schritt S307), die Steuereinheit 17 das anfängliche Laden durch, während sie die Schaltrelais 8 und 8a im eingeschalteten Zustand belässt (Schritt S314).
Die Schritte S315 bis S317 sind ähnlich den Schritten S302 bis S304. Wenn die Steuereinheit 17 dann das Schaltstromstoß-Verhinderungsrelais 13 in Schritt S317 einschaltet, führt die Steuereinheit 17 ein Laden (Hauptladen) der Batterie 20 durch, während sie die Schaltrelais 8 und 8a im eingeschalteten Zustand belässt (Schritt S318).
Bisher ist ein modifiziertes Beispiel eines Betriebs des Schaltnetzteils 200 beschrieben.
Modifiziertes Beispiel 2 des Betriebs des Schaltnetzteils 200
Das Schaltnetzteil 200 kann das Schaltrelais 8 gemäß einem in das Schaltnetzteil 200 eingegebene Leistungswert steuern. Ein bestimmter Betrieb wird durch ein Modifizieren des Betriebs in S105 von 6 wie folgt durchgeführt. In S105 von 6 wird ein Hauptladen durchgeführt, während das Schaltrelais 8 ausgeschaltet bleibt, aber in einem Fall, wo ein Leistungswert gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Wert, kann das Hauptladen durchgeführt werden, nachdem das Schaltrelais 8 eingeschaltet ist. In einem Fall, wo ein Leistungswert gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Wert, verschlechtert sich folglich, weil ein Anteil eines reaktiven Stroms, der im Filterkreis 2 fließt, bezüglich der Eingangsleistung größer wird, ein Leistungsfaktor des Schaltnetzteils 200. Demgemäß wird bei einem niedrigen Ausgang mit einem Spannungswert gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert, das Schaltrelais 8 eingeschaltet, und der Filterkreis 2 wird von der Versorgungsleitung L1 getrennt. Durch eine solche Steuerung ist es in einem Fall, wo die in das Schaltnetzteil 200 eingegebene Leistung eine niedrige Leistung ist, möglich, einen Anteil eines reaktiven Stroms zu verringern, der im Filterkreis 2 fließt, und einen Leistungsfaktor zu erhöhen. Weiter ist, weil Schaltstörungen kleiner sind, wenn die Leistung niedrig ist, als wenn die Leistung hoch ist, der Einfluss auf das Störungsverhalten klein. Darüber hinaus kann auch bei dem Schaltrelais 8 in S205 von 11 und S305 von 12 und dem Schaltrelais 8a in S305 und S312 von 12 ähnlich zum oben beschriebenen S105 von 6 das Schaltrelais 8 gemäß einem Leistungswert von Eingangsleistung des Schaltnetzteils 200 gesteuert werden. Durch eine solche Steuerung wird es möglich, einen Leistungsfaktor zu verbessern, ohne das Störungsverhalten zu verschlechtern, wenn das Schaltnetzteil 200 an die einphasige Wechselspannungsversorgung 10a oder die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b angeschlossen ist und die Eingangsleistung des Schaltnetzteils 200 eine niedrige Leistung ist.
Anzumerken ist, dass ein Schaltbetrieb des Schaltrelais 8 oder des Schaltrelais 8a des Schaltnetzteils 200 unter Verwendung eines Spannungswerts durchgeführt werden kann, der durch den Spannungsmesser 6 gemessen ist, anstelle eines Leistungswerts. Genauer ist es durch ein Trennen des Filterkreises 2 von der Versorgungsleitung L1 in einem Fall, wo ein durch den Spannungsmesser 6 gemessener Spannungswert gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Wert, möglich, einen Anteil reaktiven Stroms zu verringern und folglich einen Leistungsfaktor des Schaltnetzteils 200 zu erhöhen.
Bisher sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fall beispielhaft beschrieben, wo der Netzteilkreis 1a, der Netzteilkreis 1b und der Netzteilkreis 1c mit der Versorgungsleitung L1 (spezifischen Phase) verbunden sind, wenn das anfängliche Laden der Kondensatoren 5 durchgeführt wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können, wenn das anfängliche Laden der Kondensatoren 5 durchgeführt wird, der Netzteilkreis 1a, der Netzteilkreis 1b und der Netzteilkreis 1c mit der Versorgungsleitung L2 oder der Versorgungsleitung L3 verbunden sein.
Mit anderen Worten, wenn das anfängliche Laden der Kondensatoren 5 durchgeführt wird, ist es nur erforderlich, dass eine Vielzahl von Netzteilkreisen (die Netzteilkreise 1a bis 1c) zwischen einer spezifischen Phase (der Versorgungsleitung L1) und dem Sternpunkt n1 verbunden ist. Weiter ist es nur erforderlich, dass die Anzahl von Netzteilkreisen (die Netzteilkreise 1a bis 1c) eine Vielzahl gleich oder größer als zwei ist. Eine mehrphasige Wechselspannungsversorgung ist nicht auf die zweiphasige Wechselspannungsversorgung 10b oder die dreiphasige Wechselspannungsversorgung 10c beschränkt und muss nur mehrphasig, gleich oder mehr als zwei Phasen sein.
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben sind, sind diese Ausführungsformen nur beispielhaft dargelegt und sollen den Geltungsbereich der Erfindung nicht einschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuartigen Verfahren und Systeme in einer Vielfalt anderer Formen verkörpert werden; weiter können verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der hier beschriebenen Verfahren und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Geist der Erfindungen abzuweichen. Die begleitenden Ansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Modifikationen abdecken, wie sie in den Geltungsbereich und Geist der Erfindungen fallen würden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019/131620 A [0002, 0003, 0005]

Claims

Schaltnetzteil, umfassend: eine Vielzahl von Netzteilkreisen, die Phasen einer mehrphasigen Wechselspannungsversorgung entspricht, die eine externe Spannungsversorgung ist, wobei jeder aus der Vielzahl von Netzteilkreisen einen Leistungsfaktorverbesserungskreis enthält, der eine Induktivität, ein Schaltelement und eine Diode enthält, und die Vielzahl von Netzteilkreisen einen ersten Netzteilkreis, der einer ersten Phase der externen Spannungsversorgung entspricht, und einen zweiten Netzteilkreis enthält, der einer zweiten Phase der externen Spannungsversorgung entspricht, die verschieden von der ersten Phase ist; einen ersten Schalterkreis, der in der Lage ist, zwischen einer Vielzahl von Verbindungsmodi umzuschalten, die einen ersten Modus des Verbindens des zweiten Netzteilkreises mit der ersten Phase parallel zum ersten Netzteilkreis und einen zweiten Modus des Verbindens des zweiten Netzteilkreises mit der zweiten Phase enthält; und eine erste Steuereinheit, ausgelegt, ein im ersten Netzteilkreis enthaltenes Schaltelement und ein im zweiten Netzteilkreis enthaltenes Schaltelement in verschiedenen Phasen im ersten Modus zu öffnen und zu schließen.
Schaltnetzteil nach Anspruch 1, weiter umfassend eine zweite Steuereinheit, ausgelegt, den ersten Schalterkreis zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus gemäß einer Anzahl von Phasen einer an das Schaltnetzteil angeschlossenen externen Spannungsversorgung umzuschalten.
Schaltnetzteil nach Anspruch 2, wobei die zweite Steuereinheit ausgelegt ist, den ersten Schalterkreis in den ersten Modus in einem Fall zu schalten, wo eine einphasige Wechselspannungsversorgung an das Schaltnetzteil angeschlossen ist.
Schaltnetzteil nach Anspruch 2 oder 3, wobei jeder aus der Vielzahl von Netzteilkreisen weiter einen Spannungsmesser enthält, und die zweite Steuereinheit ausgelegt ist, die Anzahl von Phasen der an das Schaltnetzteil angeschlossenen externen Spannungsversorgung auf Grundlage eines durch den Spannungsmesser gemessenen Spannungswerts zu bestimmen.
Schaltnetzteil nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Steuereinheit ausgelegt ist, das Schaltelement des ersten Netzteilkreises und das Schaltelement des zweiten Netzteilkreises mit einer Phasendifferenz von 180 Grad in einem Fall zu betreiben, wo die zweite Steuereinheit den ersten Schalterkreis in den ersten Modus steuert.
Schaltnetzteil nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Vielzahl von Netzteilkreisen weiter einen dritten Netzteilkreis enthält, der einen Leistungsfaktorverbesserungskreis enthält, enthaltend eine Induktivität, ein Schaltelement und eine Diode, und der einer dritten Phase der externen Spannungsversorgung entspricht, die verschieden von der ersten Phase und der zweiten Phase ist, und das Schaltnetzteil weiter einen zweiten Schalterkreis umfasst, ausgelegt, umzuschalten zwischen dem Verbinden des dritten Netzteilkreises parallel zum ersten Netzteilkreis und zum zweiten Netzteilkreis oder dem Verbinden des dritten Netzteilkreises mit der dritten Phase.
Schaltnetzteil nach Anspruch 6, wobei die zweite Steuereinheit ausgelegt ist, den zweiten Schalterkreis zu steuern, den dritten Netzteilkreis mit der ersten Phase parallel zum ersten Netzteilkreis und zum zweiten Netzteilkreis in einem Fall zu verbinden, wo eine einphasige Wechselspannungsversorgung an das Schaltnetzteil angeschlossen ist.
Schaltnetzteil nach Anspruch 7, wobei die zweite Steuereinheit ausgelegt ist, den ersten Schalterkreis und den zweiten Schalterkreis zu unterschiedlichen Zeitpunkten zu steuern.
Schaltnetzteil nach einem beliebigen der Ansprüche 6 bis 8, wobei die erste Steuereinheit ausgelegt ist, das Schaltelement des ersten Netzteilkreises, das Schaltelement des zweiten Netzteilkreises und das Schaltelement des dritten Netzteilkreises mit einer Phasendifferenz von 120 Grad in einem Fall zu betreiben, wo die zweite Steuereinheit den ersten Schalterkreis in den ersten Modus steuert, und den zweiten Schalterkreis steuert, den dritten Netzteilkreis parallel zum ersten Netzteilkreis und zum zweiten Netzteilkreis zu verbinden.
Schaltnetzteil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei jeder aus der Vielzahl von Netzteilkreisen weiter einen Filterkreis enthält, und der Filterkreis zwischen der externen Spannungsversorgung und dem Leistungsfaktorverbesserungskreis vorgesehen ist.
Fahrzeug, umfassend das Schaltnetzteil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10.
Steuerverfahren, auszuführen durch ein Schaltnetzteil, enthaltend eine Vielzahl von Netzteilkreisen, die Phasen einer mehrphasigen Wechselspannungsversorgung entspricht, die eine externe Spannungsversorgung ist, wobei jeder aus der Vielzahl von Netzteilkreisen einen Leistungsfaktorverbesserungskreis enthält, der eine Induktivität, ein Schaltelement und eine Diode enthält, und die Vielzahl von Netzteilkreisen einen ersten Netzteilkreis, der einer ersten Phase der externen Spannungsversorgung entspricht, und einen zweiten Netzteilkreis enthält, der einer zweiten Phase der externen Spannungsversorgung entspricht, die verschieden von der ersten Phase ist, einen ersten Schalterkreis, der in der Lage ist, zwischen einer Vielzahl von Verbindungsmodi umzuschalten, die einen ersten Modus des Verbindens des zweiten Netzteilkreises mit der ersten Phase parallel zum ersten Netzteilkreis und einen zweiten Modus des Verbindens des zweiten Netzteilkreises mit der zweiten Phase enthält, wobei das Steuerverfahren umfasst: ein Öffnen und Schließen eines im ersten Netzteilkreis enthaltenen Schaltelements und eines im zweiten Netzteilkreis enthaltenen Schaltelements in verschiedenen Phasen im ersten Modus.