DE112015005385T5

DE112015005385T5 - Leistungsumsetzer

Info

Publication number: DE112015005385T5
Application number: DE112015005385.9T
Authority: DE
Inventors: Shintaro Tanaka; Tadahiko Chida; Takae Shimada
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-08-24
Also published as: WO2016103942A1; JP6442275B2; US10381937B2; US20170358995A1; CN107112901A; CN107112901B; JP2016123197A

Abstract

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, einen Leistungsumsetzer, der mehrere parallelgeschaltete Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen enthält, mit einer Schaltungskonfiguration zu schaffen, die eine Verringerung der Kosten und einer Größe des Leistungsumsetzers ermöglicht. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsumsetzer, der wenigstens eine erste Schaltleistungsversorgungsvorrichtung und eine zweite Schaltleistungsvorrichtung, die parallelgeschaltet sind, enthält. Ein Teil der hochspannungskompatiblen Schaltelemente wird zwischen der ersten Schaltleistungsversorgungsvorrichtung und der zweiten Schaltleistungsversorgungsvorrichtung gemeinsam verwendet, wobei ein Gate-Ansteuersignal eines der hochspannungskompatiblen Schaltelemente der ersten Schaltleistungsversorgungsvorrichtung und der zweiten Schaltleistungsversorgungsvorrichtung und ein Phasenunterschied eines Gate-Ansteuersignals der gemeinsam verwendeten Schaltleistungsversorgungsvorrichtung festgelegt werden, so dass sie gleich sind, wenn ein Laststrom ein erster Stromwert oder tiefer ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsumsetzer, der eine Schaltleistungsversorgungsvorrichtung und eine Steuerschaltung, die die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung steuert, enthält, und insbesondere auf einen in einem Auto angebrachten Leistungsumsetzer.
Stand der Technik
Unlängst hat es vor dem Hintergrund der Erschöpfung der fossilen Brennstoffe und der Verschärfung der globalen Umweltprobleme ein wachsendes Interesse an Autos, wie z. B. einem Hybridauto und einem Elektroauto, die elektrische Energie verwenden, gegeben, wobei derartige Autos praktisch verwendet worden sind. Derartige Autos, die elektrische Energie verwenden, sind oft mit einem Leistungsumsetzer versehen, der eine Spannung von einer Hochspannungsbatterie heruntertransformiert und der konfiguriert ist, einem Motor, der konfiguriert ist, um ein Rad anzutreiben, Leistung zuzuführen, und der die erforderliche Leistung dem Niederspannungs-Elektrogerät zuführt. Im Allgemeinen wird eine Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in dem Leistungsumsetzer verwendet, der die Leistung dem Elektrogerät, wie z. B. einer Klimaanlage, einem Audiosystem und einem Controller des Autos, zuführt.
Hier werden Verluste, wie z. B. ein Kupferverlust und ein fester Verlust, zum Zeitpunkt des Umsetzens der Leistung in dem Leistungsumsetzer erzeugt. Der in der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung erzeugte Kupferverlust ist zum Quadrat eines Ausgangsstroms proportional. Es gibt einen Fall, in dem zwei Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen parallel vorgesehen sind, um den Umsetzungswirkungsgrad eines Leistungsumsetzers zu verbessern. Wenn der Leistungsumsetzer konfiguriert ist, um die parallelgeschalten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen zu enthalten, ist der Kupferverlust verringert, weil es möglich ist, jeden Ausgangsstrom der Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen zu halbieren, was eine signifikante Verbesserung des Umsetzungswirkungsgrads des Leistungsumsetzers ermöglicht.
Zusätzlich enthalten die in der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung erzeugten Verluste zusätzlich zu dem Kupferverlust, der zu dem Quadrat des Ausgangsstroms proportional ist, den festen Verlust (z. B. einen Eisenverlust, der erzeugt wird, wenn eine Spannung an einen Transformator angelegt ist), der nicht von einer Größe eines Laststroms abhängt. Weil der feste Verlust erzeugt wird, ohne von einem Ausgangsstromwert abhängig zu sein, wird ein durch den festen Verlust im Gesamtverlust eingenommener Anteil in einem Zustand relativ groß, in dem der Ausgangsstromwert klein ist. Wenn insbesondere das Elektrogerät, wie z. B. die Klimaanlage, mit einer großen Last in dem Auto verwendet wird, nähert sich sein Laststrom einem maximalen Ausgangsstromwert des Leistungsumsetzers. Wenn im Gegensatz das oben beschriebene Elektrogerät mit der großen Last nicht verwendet wird, wird der Ausgangsstromwert äußerst klein. Das heißt, der Leistungsumsetzer wird in vielen Fällen in irgendeinem Zustand zwischen dem Zustand mit der großen Last und dem Zustand mit der kleinen Last angesteuert. Deshalb ist der Umsetzungswirkungsgrad des Leistungsumsetzers tief, wenn der Ausgangsstromwert klein ist, wobei folglich der Verbrauch einer Hochspannungsbatterie zunimmt.
In dieser Hinsicht gibt es eine Technik des Stoppens einer von mehreren parallelgeschalteten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen, wenn ein Ausgangsstromwert klein ist. Wenn der Ausgangsstromwert ein beliebiger Wert oder kleiner wird, wird eine Steuerung ausgeführt, so dass eine der parallelgeschalteten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen gestoppt wird. Durch dieses Steuerverfahren wird ein Betrieb einer der Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen gestoppt, wenn eine Last klein ist. Folglich nimmt der feste Verlust der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung ab, wobei entsprechend der Umsetzungswirkungsgrad des Leistungsumsetzers in dem Zustand mit der kleinen Last erhöht wird. Ein in JP 2002-291247 A (PTL 1) offenbarter Leistungsumsetzer ist als der Leistungsumsetzer bekannt, in dem die oben beschriebene Steuerung ausgeführt wird.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

PTL 1: JP 2002-291247 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Unterdessen beträgt in dem Leistungsumsetzer eine Spannung, die erforderlich ist, damit ein Motor ein Rad antreibt, etwa 400 V, die relativ hoch ist. Folglich gibt es unter den parallelgeschalteten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen ein Schaltelement, das mit einer Hochspannung kompatibel ist. Im Allgemeinen erfordert das hochspannungskompatible Schaltelement hohe Kosten, wobei seine eingenommene Fläche groß ist.
Der Leistungsumsetzer ist so konfiguriert, das eine der mehreren parallelgeschalteten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen gestoppt wird, wenn jeder der Ausgangsstromwerte klein ist, wobei eine der parallelgeschalteten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen gestoppt wird. Es ist jedoch das folgende Problem vorhanden, da der Leistungsumsetzer in der PTL 1 die oben beschriebene Konfiguration aufweist. Das heißt, die Anzahl der anzubringenden Elemente nimmt aufgrund einer Zunahme der Anzahl der parallelgeschalteten Elemente, um eine der parallelgeschalteten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen zu stoppen, zu, wobei insbesondere die Anzahl der hochspannungskompatiblen Schaltelemente außerdem zunimmt, was die Kosten erhöht und die Größe des Leistungsumsetzers vergrößert.
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungskonfiguration, die eine Verringerung der Kosten und einer Größe des Leistungsumsetzers in dem Leistungsumsetzer, der mehrere parallelgeschaltete Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen enthält, ermöglicht, einen edlen Leistungsumsetzer mit der Schaltungskonfiguration, in der der Umsetzungswirkungsgrad in einem Zustand kleiner Last erhöht ist, und ein Auto, das mit dem Leistungsumsetzer versehen ist, zu schaffen.
Die Lösung für das Problem
Ein Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: einen gemeinsamen Schaltzweig, der mit einem Ende einer Primärseite eines ersten Transformators verbunden ist und mit einem Ende eines zweiten Transformators verbunden ist; einen ersten Schaltzweig, der mit einem anderen Ende der Primärseite des ersten Transformators verbunden ist; einen zweiten Schaltzweig, der mit einem anderen Ende einer Primärseite des zweiten Transformators verbunden ist; eine erste Sekundärschaltung, die mit einer Sekundärseite des ersten Transformators verbunden ist; und eine zweite Sekundärschaltung, die mit einer Sekundärseite des zweiten Transformators verbunden ist. Der gemeinsame Schaltzweig, der erste Schaltzweig und der zweite Schaltzweig sind parallel mit einem Eingangsanschluss elektrisch verbunden. Die erste Sekundärschaltung und die zweite Sekundärschaltung sind parallel mit dem Ausgangsanschluss elektrisch verbunden. Wenn ein Phasenunterschied zwischen einem Schaltsteuersignal des gemeinsamen Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des ersten Schaltzweigs auf T1 gesetzt ist und ein Phasenunterschied zwischen einem Schaltsteuersignal des gemeinsamen Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des zweiten Schaltzweigs auf T2 gesetzt ist, wird vorzugsweise irgendeiner von dem Phasenunterschied T1 und dem Phasenunterschied T2 gesteuert, dass er in einem Fall, in dem ein in dem Ausgangsanschluss fließender Strom kleiner als ein vorgegebener Stromwert ist, null ist.
Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch das gemeinsame Verwenden eines Teils der hochspannungskompatiblen Schaltelemente der ersten Schaltleistungsversorgungsvorrichtung und der zweiten Schaltleistungsversorgungsvorrichtung die Kosten und die Größe des Leistungsumsetzers zu verringern. Ferner wird die Anlegespannung für einen der Transformatoren der parallelgeschalteten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen null, weil ein Gate-Ansteuersignal eines der hochspannungskompatiblen Schaltelemente und ein Gate-Ansteuersignal der gemeinsam verwendeten Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einem Schwachlastzustand festgelegt sind, so dass sie gleich sind, wobei ein Eisenverlust des einen Transformators null wird, wobei dadurch der Umsetzungswirkungsgrad in dem Schwachlastzustand erhöht wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 sind die Signalformen der Gate-Signale und die Signalformen der Transformatoranlegespannungen in einem Schwerlastmodus gemäß der ersten Ausführungsform.
3(a) ist ein Stromlaufplan auf einer Seite einer Hochspannungsbatterie einer Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode A nach 2.
3(b) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode B nach 2.
3(c) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode C nach 2.
3(d) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode D nach 2.
4 sind die Signalformen der Gate-Signale und die Signalformen der Transformatoranlegespannungen in einem Schwachlastmodus gemäß der ersten Ausführungsform.
5(a) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode A nach 4.
5(b) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode B nach 4.
5(c) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode C nach 4.
5(d) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode D nach 4.
6 ist eine graphische Darstellung einer Beziehung, die einen Ausgangsstrom Io und einen Umsetzungswirkungsgrad des Leistungsumsetzers gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
8 sind graphische Darstellungen der Signalformen der Gate-Signale in einem Schwerlastmodus und in den Schwachlastmodi gemäß der zweiten Ausführungsform.
9 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
11 sind die Signalformen der Gate-Signale und die Signalformen der Transformatoranlegespannungen, wenn in einem gemeinsamen Schaltzweig 2 eine Störung eines offenen Stromkreises auftritt, gemäß der vierten Ausführungsform.
12(a) ist ein Stromlaufplan auf einer Seite einer Hochspannungsbatterie einer Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode A nach 11.
12(b) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode B nach 11.
12(c) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode C nach 11.
12(d) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode D nach 11.
13 sind die Signalformen der Gate-Signale und die Signalformen der Transformatoranlegespannungen, wenn in einem ersten Schaltzweig 3 eine Störung eines offenen Stromkreises auftritt, gemäß der vierten Ausführungsform.
14(a) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode A nach 13.
14(b) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode B nach 13.
14(c) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode C nach 13.
14(d) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode D nach 13.
15 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
16 sind graphische Darstellungen der Signalformen der Gate-Signale und der Signalformen der Transformatoranlegespannungen in einem Schwerlastmodus gemäß der fünften Ausführungsform.
17(a) ist ein Stromlaufplan auf einer Seite einer Hochspannungsbatterie einer Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode A nach 16.
17(b) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode B nach 16.
17(c) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode C nach 16.
17(d) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode D nach 16.
18 sind graphische Darstellungen der Signalformen der Gate-Signale und der Signalformen der Transformatoranlegespannungen in einem Schwachlastmodus gemäß der fünften Ausführungsform.
19(a) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode A nach 18.
19(b) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode B nach 18.
19(c) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode C nach 18.
19(d) ist ein Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung in einer Periode D nach 18.
Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, wobei aber die vorliegende Erfindung nicht auf die folgenden Ausführungsformen eingeschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Anwendungen, die in das technologische Konzept der vorliegenden Erfindung fallen, außerdem im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
Die erste Ausführungsform
1 ist eine graphische Darstellung der Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist unter Verwendung einer Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 konfiguriert. Ein Eingangsanschluss 19 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 ist mit einer positiven Elektrode 17 einer Hochspannungsbatterie 16 verbunden. Ein Eingangsanschluss 20 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 ist mit einer negativen Elektrode 18 der Hochspannungsbatterie 16 verbunden.
Ein Eingangskondensator 21 ist mit den Eingangsanschlüssen 19 und 20 verbunden.
Ein Anschluss 2a eines gemeinsamen Schaltzweigs 2, ein Anschluss 3a eines ersten Schaltzweigs 3 und ein Anschluss 4a eines zweiten Schaltzweigs 4 sind parallel mit dem Eingangsanschluss 19 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 verbunden. Der andere Anschluss 2b des gemeinsamen Schaltzweigs 2, der andere Anschluss 3b des ersten Schaltzweigs 3 und der andere Anschluss 4b des zweiten Schaltzweigs 4 sind parallel mit dem Eingangsanschluss 20 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 verbunden.
Jeder des gemeinsamen Schaltzweigs 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 enthält die in Reihe geschalteten MOSFETs. Der MOSFET wird in der vorliegenden Ausführungsform verwendet, wobei aber übrigens ein Schaltelement, wie z. B. ein IGBT, verwendet werden kann.
Ein Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2 ist mit einem Anschluss 5a einer Primärwicklung eines ersten Transformators 5 und einem Anschluss 6a einer Primärwicklung eines zweiten Transformators 6 verbunden. Ein Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 ist mit dem anderen Anschluss 5b der Primärwicklung des ersten Transformators 5 verbunden. Ein Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 ist mit dem anderen Anschluss 6b der Primärwicklung des zweiten Transformators 6 verbunden.
Der erste Transformator 5 ist mit einer Gleichrichterschaltung 7, die eine Diode enthält, verbunden. Die Gleichrichterschaltung 7 ist mit einer Glättungsschaltung 9 verbunden, die eine Drosselspule und einen Glättungskondensator enthält. Ein Anschluss 9a der Glättungsschaltung 9 ist mit einem Verbindungsanschluss 22 verbunden. Der andere Anschluss 9b der Glättungsschaltung 9 ist mit einem Verbindungsanschluss 23 verbunden. Der zweite Transformator 6 ist mit einer Gleichrichterschaltung 8, die eine Diode enthält, verbunden. Die Gleichrichterschaltung 8 ist mit einer Glättungsschaltung 10 verbunden, die eine Drosselspule und einen Glättungskondensator enthält. Ein Anschluss 10a der Glättungsschaltung 10 ist mit dem Verbindungsanschluss 22 verbunden. Der andere Anschluss 10b der Glättungsschaltung 10 ist mit dem Verbindungsanschluss 23 verbunden.
Ein Ausgangskondensator 11 ist mit den Ausgangsanschlüssen 24 und 25 verbunden. Der Verbindungsanschluss 22 und der Ausgangsanschluss 24 sind in der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 miteinander verbunden. Ein Stromdetektor 12, der einen Ausgangsstrom detektiert, ist zwischen den Verbindungsanschluss 23 und den Ausgangsanschluss 25 geschaltet. Ein Anschluss 14 einer Last 13 ist mit dem Ausgangsanschluss 24 verbunden. Der andere Anschluss 15 der Last 13 ist mit dem Ausgangsanschluss 25 verbunden.
Die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 ist mit einer Steuerschaltung 26 versehen. Die Steuerschaltung 26 steuert die Operationen des gemeinsamen Schaltzweigs 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4.
In der bezüglich 1 beschriebenen vorliegenden Ausführungsform verwenden der erste Transformator 5 und der zweite Transformator 6 ein Mittelabgriffsystem, wobei sie aber ein Stromverdopplersystem oder andere Systeme verwenden können. Zusätzlich verwenden die Gleichrichterschaltungen 7 und 8 die Diodengleichrichtung, wobei sie aber andere Gleichrichtungssysteme verwenden können, wie z. B. ein synchrones Gleichrichtungssystem unter Verwendung eines MOSFET. Zusätzlich sind der Verbindungsanschluss 22 und der Ausgangsanschluss 24 miteinander verbunden, wobei der Stromdetektor 12, der den Ausgangsstrom detektiert, zwischen den Verbindungsanschluss 23 und den Ausgangsanschluss 25 in der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 geschaltet ist. Der Verbindungsanschluss 23 und der Ausgangsanschluss 25 können jedoch miteinander verbunden sein, wobei der Stromdetektor 12, der den Ausgangsstrom detektiert, zwischen den Verbindungsanschluss 22 und den Ausgangsanschluss 24 geschaltet sein kann. Zusätzlich kann sich die Anzahl der Windungen zwischen dem ersten Transformator 5 und dem zweiten Transformator 6 unterscheiden, falls deren Windungsverhältnisse zueinander gleich sind.
Die Steuerschaltung 26 überwacht eine Ausgangsspannung des Ausgangskondensators 11 und den durch den Stromdetektor 12 detektierten Ausgangsstrom. Die Steuerschaltung 26 steuert die Operationen des gemeinsamen Schaltzweigs 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 basierend auf dem detektierten Ausgangsstrom, so dass die Ausgangsspannung ein vorgegebener Wert wird. Hier ist eine (Eingangs-)Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen 19 und 20 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 als Vin definiert, ist eine (Ausgangs-)Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen 24 und 25 als Vo definiert, ist der durch den Stromdetektor 12 detektierte Ausgangsstrom als Io definiert und ist ein Maximalwert des Ausgangsstroms als Iomax definiert.
Es gibt in der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zwei Modi. Ein erster Modus ist ein Schwerlastmodus, in dem eine Last groß ist. Ein weiterer Modus ist ein Schwachlastmodus, in dem eine Last klein ist. Hier wird ein Stromwert, der einen Steuerbetriebsmodus ändert, durch Ic bezeichnet. Eine Bedingung des Ic ist, dass ein Wert des Ic kleiner als der Iomax ist (Ic < Iomax). Ein Verfahren zum Bestimmen des Wertes Ic kann beliebig festgelegt sein, wie z. B. ein Verfahren zum Bestimmen eines Ausgangsstromwerts, der es ermöglicht, dass der Umsetzungswirkungsgrad der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zwischen dem Schwerlastmodus und dem Schwachlastmodus gleich ist. Im Folgenden werden die Einzelheiten des Schwerlastmodus und des Schwachlastmodus beschrieben. Ein Fall, in dem ein Potential des Eingangsanschlusses 20 null ist, wird übrigens im Folgenden beschrieben. Wenn das Potential des Eingangsanschlusses 20 nicht null ist, wird das Potential des Eingangsanschlusses 20 zu jedem Potential hinzugefügt.
In einem Zustand, in dem der Io größer als der Ic ist und der Io kleiner als der Iomax ist (Ic < Io < Iomax), wird die Steuerung in dem Schwerlastmodus ausgeführt, der später beschrieben wird.
2 ist eine graphische Darstellung, die die Signalformen der Gate-Signale und die Transformatoranlegespannungen im Schwerlastmodus veranschaulicht. Die Signalform des Gate-Signals nach 2 repräsentiert eine Gate-Spannung, die an ein Schaltelement, das mit dem Eingangsanschluss 19 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 verbunden ist, unter den Schaltelementen, die die jeweiligen Schaltzweige bilden, angelegt ist. Eine an ein Schaltelement, das mit dem Eingangsanschluss 20 verbunden ist, angelegte Signalform des Gate-Signals wird übrigens eine Signalform, die durch das Invertieren des in 2 veranschaulichten Gate-Signals erhalten wird. Im Folgenden wird die gleiche Beschreibung in den anderen Ausführungsformen verwendet, wenn es nicht ausdrücklich anders angegeben ist.
Die Steuerschaltung 26 überwacht eine Ausgangsspannung des Ausgangskondensators 11 und den durch den Stromdetektor 12 detektierten Ausgangsstrom. In dem Schwerlastmodus werden ein Zeitpunkt Tφ3, zu dem ein Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 eingeschaltet wird, und ein Zeitpunkt Tφ4, zu dem ein Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet wird, basierend auf einem Zeitpunkt gesteuert, zu dem ein Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, so dass die Ausgangsspannung der vorgegebene Wert wird. Ein Anlegezeitpunkt der Eingangsspannung an den ersten Transformator 5 wird durch das Steuern des Zeitpunkts Tφ3 gesteuert. Zusätzlich wird ein Anlegezeitpunkt der Eingangsspannung an den zweiten Transformator 6 durch das Steuern des Tφ4 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn eine Schaltperiode des gemeinsamen Schaltzweigs 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 durch T bezeichnet wird, eine Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 durch die folgende Formel (1) ausgedrückt, während eine Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 durch die Formel (2) ausgedrückt wird.
[Formel 1]
[Formel 2]
Der Betrieb im Schwerlastmodus wird bezüglich der 3(a) bis 3(d) beschrieben. Jede der 3(a) bis 3(d) veranschaulicht einen in einer Schaltung auf der Seite der Hochspannungsbatterie entsprechend einem Betriebsmuster jeder der Perioden A bis D in 2 fließenden Strom.
3(a) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode A nach 2. In der Periode A nach 2 ist das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 eingeschaltet, ist das Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 ausgeschaltet und ist das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 ausgeschaltet. Folglich ist ein Potential des Mittelpunkts 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2 Vin, ist ein Potential des Mittelpunkts 3c des ersten Schaltzweigs 3 null und ist ein Potential des Mittelpunkts 4c des zweiten Schaltzweigs 4 null. Deshalb wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 Vin und wird die Anlegespannung VT65 an den zweiten Transformator 6 Vin.
Zu diesem Zeitpunkt fließt ein von dem Eingangsanschluss 19 zu dem gemeinsamen Schaltzweig 2 fließender Strom vom Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs zum ersten Transformator 5 und zum zweiten Transformator 6. Der in dem ersten Transformator 5 fließende Strom fließt vom Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 zum Eingangsanschluss 20. Der im ersten Transformator 6 fließende Strom fließt vom Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 zum Eingangsanschluss 20.
3(b) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode B nach 2. In der Periode B nach 2 wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 null.
Zuerst fließt der Strom vom Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs zum ersten Transformator 5 und zum zweiten Transformator 6. Der in dem ersten Transformator 5 fließende Strom fließt vom Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 zu dem einen Anschluss 2a des gemeinsamen Schaltzweigs 2. Der in dem zweiten Transformator 6 fließende Strom fließt vom Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 zu dem einen Anschluss 2a des gemeinsamen Schaltzweigs 2. Danach wird aufgrund einer Streuinduktivität des ersten Transformators 5 und einer Streuinduktivität des zweiten Transformators 6 eine Orientierung eines Stromwegs umgekehrt, wie in 3(b) veranschaulicht ist.
3(c) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode C nach 2. In der Periode C nach 2 wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 Vin und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 Vin.
Zu diesem Zeitpunkt fließt der von dem Eingangsanschluss 19 fließende Strom zu dem ersten Schaltzweig 3 und dem zweiten Schaltzweig 4. Der Strom fließt vom Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 über den ersten Transformator 5 zum Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2. Zusätzlich fließt der Strom vom Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 über den zweiten Transformator 6 zum Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2.
3(d) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode D nach 2. In der Periode D nach 2 wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 null.
Zuerst fließt der Strom von dem anderen Anschluss 2b des gemeinsamen Schaltzweigs 2 zum ersten Schaltzweig 3 und zum zweiten Schaltzweig 4. Der Strom vom Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 fließt zum ersten Transformator 5. Der Strom vom Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 fließt zum zweiten Transformator 6. Der durch den ersten Transformator 5 und den zweiten Transformator 6 fließende Strom fließt zum Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2. Danach wird die Orientierung des Stromwegs umgekehrt, wie in 3(d) veranschaulicht ist.
In einem Zustand, in dem der Io kleiner als der Ic ist und der Io größer als null ist (0 < Io < Ic), wird die Steuerung im Schwachlastmodus ausgeführt, der später beschrieben wird.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Signalformen der Gate-Signale und die Transformatoranlegungsspannungen im Schwachlastmodus veranschaulicht. Ähnlich zu 2 repräsentiert die Signalformen des Gate-Signals nach 4 die Gate-Spannung, die an das mit dem Eingangsanschluss 19 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 verbundene Schaltelement unter den Schaltelementen, die die jeweiligen Schaltzweige bilden, angelegt ist.
Im Schwachlastmodus setzt die Steuerschaltung 26 den Zeitpunkt Tφ3, zu dem das Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 eingeschaltet wird, basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, auf null. Zusätzlich wird der Zeitpunkt Tφ4, zu dem das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet wird, basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, gesteuert, so dass die Ausgangsspannung der vorgegebene Wert wird. Weil Tφ3 null ist, ist der Anlegezeitpunkt der Eingangsspannung an den ersten Transformator 5 null. Zusätzlich wird der Anlegezeitpunkt der Eingangsspannung an den zweiten Transformator 6 durch das Steuern des Tφ4 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn die Schaltperiode des gemeinsamen Schaltzweigs 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 durch T bezeichnet wird, die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 durch die folgende Formel (3) ausgedrückt, während die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 durch die Formel (4) ausgedrückt wird.
[Formel 3]

V_T5 = 0 (3)

[Formel 4]
Der Betrieb im Schwachlastmodus wird bezüglich der 5(a) bis 5(d) beschrieben. Jede der 5(a) bis 5(d) veranschaulicht einen in einer Schaltung auf der Seite der Hochspannungsbatterie entsprechend einem Betriebsmuster jeder der Perioden A bis D in 4 fließenden Strom.
5(a) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode A nach 4. In der Periode A nach 4 ist das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 eingeschaltet, ist das Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 eingeschaltet und ist das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 ausgeschaltet. Folglich ist ein Potential des Mittelpunkts 2C des gemeinsamen Schaltzweigs 2 Vin, ist ein Potential des Mittelpunkts 3c des ersten Schaltzweigs 3 Vin und ist ein Potential des Mittelpunkts 4c des zweiten Schaltzweigs 4 null. Folglich wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null, während die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 Vin wird.
Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom vom Eingangsanschluss 19 zum gemeinsamen Schaltzweig 2 und zum ersten Schaltzweig 3. Der im gemeinsamen Schaltzweig 2 fließende Strom fließt vom Mittelpunkt 2c eines gemeinsamen Schaltzweigs zum zweiten Transformator 6. Der im ersten Schaltzweig 3 fließende Strom fließt vom Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 über den ersten Transformator 5 zum zweiten Transformator 6. Der Strom, der im zweiten Transformator 6 fließt, fließt zum Eingangsanschluss 20, wobei er durch ein Schaltelement auf der Seite des Eingangsanschlusses 20 des zweiten Schaltzweigs hindurchgeht.
5(b) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode B nach 4. In der Periode B nach 4 wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 null.
Zuerst fließt der Strom von dem einen Anschluss 4a des zweiten Schaltzweigs zum gemeinsamen Schaltzweig 2 und zum ersten Schaltzweig 3. Der im gemeinsamen Schaltzweig 2 fließende Strom fließt vom Mittelpunkt 2c eines gemeinsamen Schaltstroms 2 zum zweiten Transformator 6. Der im ersten Schaltzweig 3 fließende Strom fließt vom Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 über den ersten Transformator 5 zum zweiten Transformator 6. Der im zweiten Transformator fließende Strom fließt zu dem einen Anschluss 2a des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und zu dem einen Anschluss 3a des ersten Schaltzweigs, wobei er durch ein Schaltelement auf der Seite des Eingangsanschlusses 19 des zweiten Schaltzweigs hindurchgeht. Danach wird eine Orientierung eines Stromwegs umgekehrt, wie in 5(b) veranschaulicht ist.
5(c) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode C nach 4. In der Periode C nach 4 wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null, während die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator Vin wird.
Zu diesem Zeitpunkt fließt der vom zweiten Schaltzweig 4 zum zweiten Transformator 6 fließende Strom zum Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2. Zusätzlich fließt der vom zweiten Schaltzweig 4 zum zweiten Transformator 6 fließende Strom über den ersten Transformator 5 zum Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs. Ferner fließt der Strom über die Schaltelemente des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und des ersten Schaltzweigs 3 auf der Seite des Eingangsanschlusses 20 zum Eingangsanschluss 20.
5(d) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode D nach 4. In der Periode D nach 4 wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator null.
Zuerst fließt der in den Schaltelementen des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und des ersten Schaltzweigs 3 auf der Seite des Eingangsanschlusses 20 fließende Strom zum anderen Anschluss 4b des zweiten Schaltzweigs 4. Der Strom fließt vom Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 zum zweiten Transformator 6. Der im zweiten Transformator 6 fließende Strom fließt zum Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und fließt weiter über den ersten Transformator 5 zum Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3. Danach wird die Orientierung des Stromwegs umgekehrt, wie in 5(d) veranschaulicht ist.
Der Zeitpunkt Tφ3, zu dem das Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 eingeschaltet wird, wird in der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform übrigens basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, auf null gesetzt. Es kann jedoch irgendein Schaltzweig auf null gesetzt werden, wobei der Zeitpunkt Tφ4, zu dem das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet wird, auf null gesetzt werden kann. Zusätzlich kann eine Reihenfolge des Setzens eines Phasenunterschieds auf null unbestimmt sein. Der erste Schaltzweig 3 kann z. B. ständig als ein Schaltzweig festgelegt sein, für den der Phasenunterschied auf null gesetzt ist, oder es können die Schaltzweige, für die der Phasenunterschied auf null gesetzt ist, abgewechselt werden.
Gemäß dem Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Eingangsspannung im Schwerlastmodus (Ic < Io < Iomax) durch das Vorsehen des gemeinsamen Schaltzweigs 1 und das Steuern des Phasenunterschieds zwischen dem Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und dem Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 und des Phasenunterschieds zwischen dem Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und dem Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 an den ersten Transformator 5 und den zweiten Transformator 6 angelegt, wobei es möglich ist, einen Kupferverlust der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 durch den Parallelbetrieb zu verringern. Zusätzlich wird die Anlegespannung an den ersten Transformator 5 im Schwachlastmodus (0 < Io < Ic) null, so dass es möglich ist, einen festen Verlust der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu verringern. Das heißt, es ist möglich., den Umsetzungswirkungsgrad im gesamten Lastbereich der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu erhöhen. Ferner ist es möglich, die Anzahl der Schaltelemente durch das Vorsehen des gemeinsamen Schaltzweigs 1 zu verringern, und ist es möglich, eine Größe und die Kosten der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung zu verringern.
6 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom Io und dem Umsetzungswirkungsgrad des Leistungsumsetzers gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Eingangsspannung Vi auf 400 V gesetzt ist, die Ausgangsspannung Vo auf 14 V gesetzt ist und Iomax auf 150 A gesetzt ist. In der Zeichnung ist der Umsetzungswirkungsgrad im Schwachlastmodus durch eine gestrichelte Linie angegeben, während der Umsetzungswirkungsgrad im Schwerlastmodus durch eine durchgezogene Linie angegeben ist. Hier ist Ic auf 75 A als ein Ausgangsstromwert gesetzt, der es ermöglicht, dass der Umsetzungswirkungsgrad im Schwerlastmodus und der Umsatzwirkungsgrad im Schwachlastmodus gleich sind. In einem Bereich, in dem der Ausgangsstromwert Io 75 A < Io < 150 A wird, werden die parallelgeschalteten Schaltleistungsversorgungsvorrichtungen 1 gemäß dem Schwerlastmodus angesteuert, um einen hohen Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten. Zusätzlich ist in einem Bereich, in dem der Ausgangsstromwert Io 0 A < Io < 75 A wird, eine Anlegespannung an einen Transformator gemäß dem Schwachlastmodus auf null gesetzt, so dass ein Eisenverlust des Transformators null wird und ein höherer Wirkungsgrad als der im Schwerlastmodus erhalten wird.
Die zweite Ausführungsform
7 ist eine graphische Darstellung der Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit Ausnahme der hinzugefügten Elemente der gleiche wie der gemäß der ersten Ausführungsform. Die hinzugefügten Elemente sind ein Temperaturdetektor 27, der die Temperatur des ersten Transformators 5 detektiert, und ein Temperaturdetektor 28, der die Temperatur des zweiten Transformators 6 detektiert. Die Steuerschaltung 26 überwacht die Werte der Temperaturdetektoren 27 und 28. Die andere Konfiguration wird nicht beschrieben.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Schwerlastmodus in den Schwachlastmodus geändert wird, wird in Abhängigkeit von jeder durch die Temperaturdetektoren 27 und 28 detektierten Temperatur ein Schaltzweig bestimmt, dessen Phasenunterschied vom gemeinsamen Schaltzweig 2 auf null zu setzen ist. Die durch den Temperaturdetektor 27 detektierte Temperatur wird durch T1 bezeichnet, während die durch den Temperaturdetektor 28 detektierte Temperatur durch T2 bezeichnet wird.
8 ist eine graphische Darstellung, die die Temperaturbedingungen, wenn der Schwerlastmodus zum Schwachlastmodus geändert wird, und die Signalformen der Gate-Signale des gemeinsamen Schaltzweigs 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 im Schwachlastmodus veranschaulicht.
Wenn die durch den Temperaturdetektor 27 detektierte Temperatur T1 höher als die durch den Temperaturdetektor 28 detektierte Temperatur T2 ist (T1 > T2), wird ein Schwachlastmodus 1 festgelegt, so dass eine Anlegespannung an den ersten Transformator 5 null wird. Das heißt, ein Phasenunterschied zwischen einem Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und einem Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 wird auf null gesetzt.
Wenn andererseits die durch den Temperaturdetektor 27 detektierte Temperatur T1 tiefer als die durch den Temperaturdetektor 28 detektierte Temperatur T2 ist (T1 < T2), wird ein Schwachlastmodus 2 festgelegt, so dass eine Anlegespannung an den zweiten Transformator 6 null wird. Das heißt, ein Phasenunterschied zwischen dem Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und einem Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 wird auf null gesetzt.
Die Temperaturbedingungen können übrigens umgekehrt sein. Der Schwachlastmodus 1 kann festgelegt werden, wenn die durch den Temperaturdetektor 27 detektierte Temperatur T1 tiefer als die durch den Temperaturdetektor 28 detektierte Temperatur T2 ist (T1 < T2), während der Schwachlastmodus 2 festgelegt werden kann, wenn die durch den Temperaturdetektor 27 detektierte Temperatur T1 höher als die durch den Temperaturdetektor 28 detektierte Temperatur T2 ist (T1 > T2).
Die Temperaturdetektion des ersten Transformators 5 und des zweiten Transformators 6 wird ausgeführt, wobei die Auswahl des Schaltzweigs übrigens durch das Umschalten des Betriebsmodus in der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird. Es können jedoch andere Elemente als die Transformatoren der Temperaturdetektion unterworfen werden. Es kann z. B. jede Temperatur des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 detektiert werden. Zusätzlich kann jede Temperatur der Gleichrichterschaltungen 7 und 8 detektiert werden. Zusätzlich kann jede Temperatur der Glättungsschaltungen 9 und 10 detektiert werden.
Gemäß dem Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Temperatur T1 des ersten Transformators 5 und die Temperatur T2 des zweiten Transformators 6 durch die Temperaturdetektoren 27 und 28 detektiert, wobei es möglich ist, den Schaltzweig, der den Phasenunterschied von dem Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 zu null macht, in Abhängigkeit von der Größe jeder detektierten Temperatur auszuwählen. Das heißt, es ist möglich, den Transformator, die Gleichrichterschaltung oder die Glättungsschaltung im Schwachlastmodus unter einer rauen Temperaturumgebung zu stoppen, wobei es folglich möglich ist, die Temperaturumgebung des Elements abzuschwächen und die Betriebslebensdauer des Elements der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu vergrößern. Das heißt, es ist möglich, die Zuverlässigkeit der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu verbessern.
Die dritte Ausführungsform
9 ist eine graphische Darstellung der Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer dritten Ausführungsform. Der Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit Ausnahme der hinzugefügten Elemente der gleiche wie der gemäß der ersten Ausführungsform. Die hinzugefügten Elemente sind ein Stromdetektor 29, der einen zur Glättungsschaltung 9 fließenden Strom detektiert, und ein Stromdetektor 30, der einen zur Glättungsschaltung 10 fließenden Strom detektiert. Die Steuerschaltung 26 überwacht die Werte von den Stromdetektoren 29 und 30. Die andere Konfiguration wird nicht beschrieben.
Hier wird die Menge eines zur Glättungsschaltung 9 fließenden Stroms durch I1 bezeichnet, während die Menge eines zur Glättungsschaltung 10 fließenden Stroms durch I2 bezeichnet wird. Die Gesamtmenge von I1 und I2 wird der Ausgangsstrom Io (I1 + I2 = Io). Die Steuerschaltung 26 gemäß der vorliegenden Ausführungsform steuert einen Phasenunterschied zwischen einem Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und einem Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 basierend auf einem Wert des I1. Zusätzlich wird ein Phasenunterschied zwischen dem Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und einem Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 basierend auf einem Wert des I2 gesteuert. Die zur Glättungsschaltung 9 fließende Strommenge I1 und die zur Glättungsschaltung 10 fließende Strommenge I2 können so festgelegt sein, dass sie zueinander gleich sind, wobei die zur Glättungsschaltung 9 fließende Strommenge I1 und die zur Glättungsschaltung 10 fließende Strommenge I2 nicht notwendigerweise so festgelegt sind, dass sie zueinander gleich sind.
In dem Fall der Verwendung der Stromdetektoren 29 und 30 kann der Stromdetektor 12 weggelassen werden. In einem derartigen Fall kann der Ausgangsstromwert Io in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform als ein Gesamtstrom der zur Glättungsschaltung 9 fließenden Strommenge I1 und der zur Glättungsschaltung 10 fließenden Strommenge I2 gesteuert werden.
Das Ungleichgewicht des Ausgangsstroms der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 wird hauptsächlich durch die Elementvariationen des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4, die Elementvariationen der Gleichrichterschaltungen 7 und 8, die Elementvariationen der Glättungsschaltungen 9 und 10 oder eine Verdrahtungsvariation der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 verursacht. Insbesondere ist die Ausgangsstrommenge im Schwerlastmodus außerdem groß, wobei ein Elementdurchbruch oder dergleichen verursacht wird, wenn das Stromungleichgewicht zunimmt. Folglich gibt es ein Risiko, dass sich die Zuverlässigkeit der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung verschlechtert.
Gemäß dem Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es im Schwerlastmodus möglich, den Phasenunterschied vom Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 basierend auf dem Wert des I1 zu steuern und den Phasenunterschied zwischen dem Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und dem Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 basierend auf dem Wert des I2 zu steuern. Das heißt, wenn die Steuerung ausgeführt wird, so dass die zur Glättungsschaltung 9 fließende Strommenge I1 und die zur Glättungsschaltung 10 fließende Strommenge I2 zueinander gleich sind, ist es möglich, das durch die Elementvariationen des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4, die Elementvariationen der Gleichrichterschaltungen 7 und 8, die Elementvariationen der Glättungsschaltungen 9 und 10 oder die Verdrahtungsvariation der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 verursachte Stromungleichgewicht zu steuern. Deshalb ist es möglich, eine Stromkonzentration in dem Element der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu unterdrücken und die Betriebslebensdauer des Elements der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu vergrößern. Das heißt, es ist möglich, die Zuverlässigkeit der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu verbessern.
Die vierte Ausführungsform
10 ist eine graphische Darstellung der Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer vierten Ausführungsform. Der Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit Ausnahme der hinzugefügten Elemente der gleiche wie jene gemäß den ersten bis dritten Ausführungsformen. Die hinzugefügten Elemente sind ein Stromdetektor 31, der mit dem Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltelements 2 verbunden ist, ein Stromdetektor 32, der mit dem Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 verbunden ist, und ein Stromdetektor 33, der mit den Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 verbunden ist. Die Steuerschaltung 26 überwacht die Werte der Stromdetektoren 31, 32 und 33. Die Stromdetektoren 31, 32 und 33 können übrigens als Detektionsvorrichtungen konfiguriert sein, die eine Störung eines offenen Stromkreises des gemeinsamen Schaltelements 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 detektieren können. Die andere Konfiguration wird nicht beschrieben.
In der Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 selbst zum Zeitpunkt einer Störung eines offenen Stromkreises zu betreiben. Deren Betrieb wird im Folgenden beschrieben. Zuerst wird ein Fall, in dem die Störung eines offenen Stromkreises im gemeinsamen Schaltzweig 2 auftritt, beschrieben.
11 sind die Signalformen der Gate-Signale und die Signalformen der Transformatoranlegespannungen, wenn in dem gemeinsamen Schaltzweig 2 die Störung eines offenen Stromkreises auftritt. Wenn die Störung eines offenen Stromkreises in dem gemeinsamen Schaltzweig 2 auftritt, detektiert der Stromdetektor 31 eine Anomalie, wobei er ein Anomaliedetektionssignal an die Steuerschaltung 26 sendet. Wenn das Anomaliedetektionssignal empfangen wird, stoppt die Steuerschaltung 26 sofort den Betrieb des gemeinsamen Schaltzweigs 2. Nach dem Stoppen des gemeinsamen Schaltzweigs 2 wird die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 unter Verwendung des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 betrieben. Weil die Störung eines offenen Stromkreises im gemeinsamen Schaltzweig 2 auftritt, ist dessen Gate-Signal ständig ausgeschaltet.
Die Steuerschaltung 26 steuert den Zeitpunkt Tφ4, zu dem das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet wird, basierend auf einem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, so dass eine Ausgangsspannung ein vorgegebener Wert wird. Ein Anlegezeitpunkt einer Eingangsspannung an den ersten Transformator 5 und den zweiten Transformator 6 wird durch das Steuern des Zeitpunkts Tφ4 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt sind, wenn eine Schaltperiode des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 durch T bezeichnet wird, die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 und die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 durch die folgende Formel (5) ausgedrückt.
[Formel 5]
Der Betrieb, wenn die Störung eines offenen Stromkreises in dem gemeinsamen Schaltzweig 2 auftritt, wird bezüglich der 12(a) bis 12(d) beschrieben. Jede der 12(a) bis 12(c) veranschaulicht einen in einer Schaltung auf einer Seite einer Hochspannungsbatterie entsprechend einem Betriebsmuster jeder der Perioden A bis D in 11 fließenden Strom.
12(a) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode A nach 11. In der Periode A nach 11 ist ein Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 eingeschaltet und ist ein Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 ausgeschaltet. Folglich ist ein Potential des Mittelpunkts 3c des ersten Schaltzweigs 3 Vin und ist ein Potential des Mittelpunkts 4c des zweiten Schaltzweigs 4 null. Weil der erste Transformator 5 und der zweite Transformator 6 in Reihe geschaltet sind, wird die Anlegespannung VT5 des ersten Transformators 5 Vin/2 und wird die Anlegespannung VT6 des zweiten Transformators 6 Vin/2.
Zu diesem Zeitpunkt ist ein Stromweg der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gegeben, so dass ein Strom vom Eingangsanschluss 19 zu dem einen Anschluss 3a des ersten Schaltzweigs 3, dem Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3, dem ersten Transformator 5, dem zweiten Transformator 6, dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4, dem anderen Anschluss 4b des zweiten Schaltzweigs 4, dem anderen Anschluss 2b des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und dem Eingangsanschluss 20 in dieser Reihenfolge fließt.
12(b) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode B nach 11. In der Periode B nach 11 sind die Gate-Signale des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet. Folglich wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 null.
Zuerst ist ein Stromweg der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gegeben, so dass ein Strom von dem einen Anschluss 3a des ersten Schaltzweigs 3 zu dem Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3, dem ersten Transformator 5, dem zweiten Transformator 6, dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4, dem einen Anschluss 4a des zweiten Schaltzweigs 4 und dem einen Anschluss 3a des ersten Schaltzweigs 3 in dieser Reihenfolge fließt. Danach wird eine Orientierung des Stromwegs umgekehrt, wie in 12(b) veranschaulicht ist.
12(c) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode C nach 11. In der Periode C nach 11 ist das Potential des Mittelpunkts 3c des ersten Schaltzweigs 3 null und ist das Potential des Mittelpunkts 4c des zweiten Schaltzweigs 4 Vin. Folglich wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 Vin/2 und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 Vin/2.
Zu diesem Zeitpunkt ist ein Stromweg der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gegeben, so dass ein Strom vom Eingangsanschluss 19 zu dem einen Anschluss 4a des zweiten Schaltzweigs 4, dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4, dem zweiten Transformator 6, dem ersten Transformator 5, dem Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3, dem anderen Anschluss 3b des ersten Schaltzweigs 3 und dem Eingangsanschluss 20 in dieser Reihenfolge fließt.
12(d) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode D nach 11. In der Periode D nach 11 sind die Gate-Signale des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 ausgeschaltet. Folglich wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 null.
Zuerst ist ein Stromweg der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gegeben, so dass ein Strom von dem anderen Anschluss 3b des ersten Schaltzweigs 3 zu dem anderen Anschluss 4b des zweiten Schaltzweigs 4 und dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 und zu dem zweiten Transformator 6, dem ersten Transformator 5, dem Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 und dem anderen Anschluss 3b des ersten Schaltzweigs 3 in dieser Reihenfolge fließt. Danach wird die Orientierung des Stromwegs umgekehrt, wie in 12(d) veranschaulicht ist.
Die Beschreibung ist in der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform übrigens hinsichtlich des Schaltungsbetriebs des Steuerns des Zeitpunkts Tφ4, zu dem das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet wird, basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, gegeben worden. Es kann jedoch der Zeitpunkt Tφ3, zu dem das Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 eingeschaltet wird, basierend auf einem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, gesteuert werden.
Als Nächstes wird ein Fall, in dem die Störung eines offenen Stromkreises in dem ersten Schaltzweig 3 auftritt, beschrieben. 13 sind die Signalformen der Gate-Signale und die Signalformen der Transformatoranlegespannungen, wenn die Störung eines offenen Stromkreises im ersten Schaltzweig 3 auftritt. Wenn die Störung eines offenen Stromkreises im ersten Schaltzweig 3 auftritt, detektiert der Stromdetektor 32 eine Anomalie, wobei er ein Anomaliedetektionssignal an die Steuerschaltung 26 sendet. Wenn das Anomaliedetektionssignal empfangen wird, stoppt die Steuerschaltung 26 sofort den Betrieb des ersten Schaltzweigs 3. Nach dem Stoppen des ersten Schaltzweigs 3 wird die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 unter Verwendung des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und des zweiten Schaltzweigs 4 betrieben. Weil die Störung eines offenen Stromkreises in dem ersten Schaltzweig 3 auftritt, ist dessen Gate-Signal ständig ausgeschaltet. Der Fall, in dem die Störung eines offenen Stromkreises in dem ersten Schaltzweig 3 auftritt, wird übrigens im Folgenden beschrieben, wobei aber der gleiche Betrieb auch in einem Fall ausgeführt wird, in dem die Störung eines offenen Stromkreises im zweiten Schaltzweig 4 auftritt.
Die Steuerschaltung 26 steuert den Zeitpunkt Tφ4, zu dem das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet wird, basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, so dass die Ausgangsspannung der vorgegebene Wert wird. Der Anlegezeitpunkt der Eingangsspannung an den zweiten Transformator 6 wird durch das Steuern des Zeitpunkts Tφ4 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt werden, wenn ein Schaltzeitraum des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und des zweiten Schaltzweigs 4 durch T bezeichnet wird, die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 und die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 durch die folgenden Formeln (6) und (7) ausgedrückt.
[Formel 6]

V_T5 = 0 (6)

[Formel 7]
Der Betrieb, wenn die Störung eines offenen Stromkreises in dem ersten Schaltzweig 3 auftritt, wird bezüglich der 14(a) bis 14(d) beschrieben. Jede der 14(a) bis 14(d) veranschaulicht einen in einer Schaltung auf einer Seite einer Hochspannungsbatterie entsprechend einem Betriebsmuster jedes der Perioden A bis D in 13 fließenden Strom.
14(a) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode A nach 13. In der Periode A nach 13 ist ein Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 eingeschaltet und ist ein Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 ausgeschaltet. Folglich ist ein Potential des Mittelpunkts 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2 Vin, während ein Potential des Mittelpunkts 4c des zweiten Schaltzweigs 4 null ist. Entsprechend wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null, während die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 Vin wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist ein Stromweg der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gegeben, so dass ein Strom von dem Eingangsanschluss 19 zu dem einen Anschluss 2a des gemeinsamen Schaltzweigs 2, dem Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2, dem zweiten Transformator 6, dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4, dem anderen Anschluss 4b des zweiten Schaltzweigs 4, dem anderen Anschluss 2b des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und dem Eingangsanschluss 20 in dieser Reihenfolge fließt.
14(b) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode B nach 13. In der Periode B nach 13 sind die Gate-Signale des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet. Folglich wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 null.
Zuerst ist ein Stromweg der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gegeben, so dass ein Strom von dem einen Anschluss 2a des gemeinsamen Schaltzweigs 2 zu dem Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2, dem zweiten Transformator 6, dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4, dem einen Anschluss 4a des zweiten Schaltzweigs 4 und dem einen Anschluss 3a des ersten Schaltzweigs 3 in dieser Reihenfolge fließt. Danach wird eine Orientierung des Stromwegs umgekehrt, wie in 14(b) veranschaulicht ist.
14(c) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode C nach 13. In der Periode C nach 13 ist das Potential des Mittelpunkts 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2 null, während das Potential des Mittelpunkts 4c des zweiten Schaltzweigs 4 Vin ist. Folglich wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null, während die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 Vin wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist ein Stromweg der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gegeben, so dass ein Strom von dem Eingangsanschluss 19 zu dem einen Anschluss 4a des zweiten Schaltzweigs 4, dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4, dem zweiten Transformator 6, dem Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2, dem anderen Anschluss 2b des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und dem Eingangsanschluss 20 in dieser Reihenfolge fließt.
14(d) veranschaulicht einen Stromlaufplan auf der Seite der Hochspannungsbatterie der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode D nach 13. In der Periode D nach 13 sind die Gate-Signale des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und des zweiten Schaltzweigs 4 ausgeschaltet. Folglich wird die Anlegespannung VT5 an den ersten Transformator 5 null und wird die Anlegespannung VT6 an den zweiten Transformator 6 null.
Zuerst ist ein Stromweg der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gegeben, so dass ein Strom zu dem anderen Anschluss 2b des gemeinsamen Schaltzweigs 2, dem anderen Anschluss 4b des zweiten Schaltzweigs 4, dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4, dem zweiten Transformator 6, dem Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2, dem anderen Anschluss 2b des gemeinsamen Schaltzweigs 2 in dieser Reihenfolge fließt. Danach wird die Orientierung des Stromwegs umgekehrt, wie in 14(d) gezeigt ist.
Die Beschreibung ist in der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform übrigens hinsichtlich des Schaltungsbetriebs des Steuerns des Zeitpunkts Tφ4, zu dem das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet wird, basierend auf dem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, gegeben worden. Es kann jedoch ein Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 eingeschaltet wird, basierend auf einem Zeitpunkt, zu dem das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 eingeschaltet wird, gesteuert werden.
Es gibt einen Fall, in dem eine Störung eines Elements aufgrund einer Wärmekonzentration in dem Element, eines Überstroms, einer Überspannung und äußerer Faktoren, wie z. B. Schwingung und Beanspruchung, in der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 auftritt. Wenn insbesondere die Störung eines offenen Stromkreises in dem gemeinsamen Schaltelement 2, dem ersten Schaltzweig 3 oder dem zweiten Schaltzweig 4 auftritt, ist es schwierig, die Eingangsspannung unter Verwendung der jeweiligen Schaltzweige an den Transformator anzulegen, wobei es notwendig ist, die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu stoppen. Die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 ist jedoch insbesondere in einem Auto eine Vorrichtung, die einer Klimaanlage, einem Audiosystem, einem Controller des Fahrzeugs Leistung zuführt, wobei es folglich die Möglichkeit des Verursachens eines ernsten Autounfalls gibt, wenn die Störung in dem Schaltzweig während des Fahrens auftritt und der Controller des Fahrzeugs nicht arbeitet. Folglich ist es wichtig und notwendig, dass die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in dem betriebsfähigen Zustand gehalten wird, selbst wenn die Störung eines offenen Stromkreises auftritt.
Gemäß dem Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den Betrieb der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 durch das Senden des Anomaliedetektionssignals an die Steuerschaltung 26 unter Verwendung des Stromdetektors 31, der mit dem Mittelpunkt 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2 verbunden ist, des Stromdetektors 32, der mit dem Mittelpunkt 3c des ersten Schaltzweigs 3 verbunden ist, und des Stromdetektors 33, der mit dem Mittelpunkt 4c des zweiten Schaltzweigs 4 verbunden ist, in einem Fall, in dem die Störung eines offenen Stromkreises in jedem der Schaltzweige auftritt, fortzusetzen, selbst wenn die Störung eines offenen Stromkreises in dem gemeinsamen Schaltzweig 2, dem ersten Schaltzweig 3 oder dem zweiten Schaltzweigs 4 auftritt. Deshalb ist es möglich, den betriebsfähigen Zustand der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 aufrechtzuerhalten, selbst wenn die Störung eines offenen Stromkreises in dem Schaltzweig auftritt, wobei es möglich ist, die Zuverlässigkeit der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu verbessern. Zusätzlich ist es möglich, den Controller des Autos selbst zu dem Zeitpunkt der Störung in dem Auto, das die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet, zu betreiben, wobei es folglich möglich ist, den Autounfall zu unterdrücken.
Die fünfte Ausführungsform
15 ist eine graphische Darstellung der Konfiguration eines Leistungsumsetzers gemäß einer fünften Ausführungsform. Der Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit Ausnahme der geänderten und hinzugefügten Elemente der gleiche wie jene gemäß den ersten bis vierten Ausführungsformen. Die geänderten Elemente sind eine Schaltung 35 der Niederspannungsseite, in der die Glättungsschaltung 7 unter Verwendung von Schaltelementen konfiguriert ist, und eine Schaltung 36 der Niederspannungsseite, in der die Glättungsschaltung 8 unter Verwendung von Schaltelementen konfiguriert ist. Das hinzugefügte Element ist ein Stromdetektor 34, der zwischen den anderen Anschluss 2b des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und den Eingangsanschluss 20 gekoppelt ist. Die andere Konfiguration wird nicht beschrieben.
In der Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 selbst zu dem Zeitpunkt eines Betriebs des Hochtransformierens zu betreiben. Deren Betrieb wird im Folgenden beschrieben.
Die Steuerschaltung 26 überwacht eine Spannung des Eingangskondensators 21 und einen durch den Stromdetektor 34 detektierten Strom. Die Steuerschaltung 26 steuert basierend auf dem detektierten Strom die Operationen der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite, der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 36 der Niederspannungsseite und des gemeinsamen Schaltzweigs 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1, so dass eine Kondensatorspannung auf einer Seite der Hochspannungsbatterie ein vorgegebener Wert wird. Hier ist eine (Eingangs-)Spannung zwischen den Eingangsanschlüssen 19 und 20 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 als VHV definiert, ist eine (Ausgangs-)Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen 24 und 25 als VLV definiert, ist ein durch den Stromdetektor 34 detektierter Strom als Ii definiert und ist ein Maximalwert des Stroms als Iimax definiert.
Es gibt in der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zwei Modi eines Schwerlastmodus, in dem eine Last groß ist, und einen Schwachlastmodus, in dem eine Last klein ist. Wenn ein Stromwert, der einen Steuerbetriebsmodus ändert, durch Ic2 bezeichnet wird, ist eine Bedingung des Ic2, dass ein Wert des Ic kleiner als Iimax ist (Ic2 < Iimax).
Ein Verfahren zum Bestimmen des Werts des Ic2 kann beliebig festgelegt werden, wie z. B. ein Verfahren zum Bestimmen eines Stromwertes, der es ermöglicht, dass der Umsetzungswirkungsgrad der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zwischen dem Schwerlastmodus und dem Schwachlastmodus gleich ist. Im Folgenden werden die Einzelheiten des Schwerlastmodus und des Schwachlastmodus beschrieben. Ein Fall, in dem ein Potential des Eingangsanschlusses 20 null ist, wird übrigens im Folgenden beschrieben. Wenn das Potential des Eingangsanschlusses 20 nicht null ist, wird das Potential des Eingangsanschlusses zu jedem Potential hinzugefügt.
In einem Zustand, in dem der Ii größer als der Ic2 ist und der Ii kleiner als der Iimax ist (Ic2 < Ii < Iimax), wird die Steuerung in dem Schwerlastmodus ausgeführt, der später beschrieben wird. Zusätzlich kann der Lastmodus unter Verwendung eines Stromsensors 12 auf der Niederspannungsseite ausgewählt werden, der in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben worden ist.
16 ist eine graphische Darstellung, die die Signalformen der Gate-Signale und die Transformatoranlegespannungen im Schwerlastmodus veranschaulicht. Die Signalformen der Gate-Signale in 16 veranschaulichen ein Schaltelement der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite und ein Schaltelement der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 36 der Niederspannungsseite und veranschaulichen die an die Schaltelemente, die mit der Seite des Eingangsanschlusses 19 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 verbunden sind, unter den Schaltelementen, die die jeweiligen Schaltzweige bilden, angelegten Gate-Spannungen. Die Signalformen der an das eine Schaltelement der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite, das eine Schaltelement der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 36 der Niederspannungsseite und das mit der Seite des Eingangsanschlusses 20 verbundene Schaltelement angelegten Gate-Signale sind übrigens die Signalformen, die durch das Verschieben der in 16 veranschaulichten Gate-Signale um 1/2 Periode erhalten werden.
Im Schwerlastmodus werden ein Zeitpunkt Tφ35, zu dem das Gate-Signal des einen Schaltelements der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite eingeschaltet wird, und ein Zeitpunkt Tφ36, zu dem das Gate-Signal des einen Schaltelements der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 36 der Niederspannungsseite eingeschaltet wird, gesteuert, so dass die (Eingangs-)Spannung VHV zwischen den Eingangsanschlüssen 19 und 20 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 ein vorgegebener Wert wird. Ein Anlegezeitpunkt einer Spannung an den ersten Transformator 5 wird durch das Steuern des Zeitpunkts Tφ35 gesteuert. Zusätzlich wird ein Anlegezeitpunkt einer Spannung an den zweiten Transformator 6 durch das Steuern des Tφ36 gesteuert. Zusätzlich wird eine Gleichrichtungsoperation durch den ersten Transformator 5 und den zweiten Transformator unter Verwendung des gemeinsamen Schaltzweigs 2, des ersten Schaltzweigs 3 und des zweiten Schaltzweigs 4 auf der Hochspannungsseite ausgeführt.
Der Betrieb im Schwerlastmodus wird bezüglich der 17(a) bis 17(d) beschrieben. Jede der 17(a) bis 17(d) veranschaulicht einen in einer Schaltung entsprechend einem Betriebsmuster jeder der Perioden A bis D in 16 fließenden Strom.
17(a) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode A nach 16. In der Periode A nach 16 ist das Gate-Signal des einen Schaltelements der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite ausgeschaltet und ist das Gate-Signal des einen Schaltelements der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite ausgeschaltet. Zusätzlich ist ein Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 ausgeschaltet, ist ein Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 eingeschaltet und ist ein Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet. Folglich ist eine Spannung von einem Anschluss 5c des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite an einen Mittelpunkt 5e des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite angelegt. Die angelegte Spannung wird in Abhängigkeit von einem Windungsverhältnis des Transformators hochtransformiert, wobei die Spannung von dem einen Anschluss 5a des Transformators 5 auf der Hochspannungsseite an den einen Anschluss 5b des Transformators 5 auf der Hochspannungsseite angelegt ist. Die Spannung auf der Hochspannungsseite wird durch ein Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und ein Schaltelement auf einer oberen Seite des ersten Schaltzweigs 3 gleichgerichtet und liefert Leistung zur Hochspannungsbatterie 16.
Zu diesem Zeitpunkt geht ein Strom, der von dem Ausgangsanschluss 24 zu der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite fließt, durch ein Schaltelement auf der Seite des Transformatoranschlusses 5c der Niederspannungsschaltung 35 hindurch, wobei er von dem einen Anschluss 5c des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite zum Mittelpunkt 5e des Transformators 5 fließt und zum Ausgangsanschluss 23 fließt. Zusätzlich fließt der Strom durch die unter Verwendung des Transformators 5 an die Hochspannungsseite angelegte Spannung von dem einen Anschluss 5a auf der Hochspannungsseite zu dem anderen Anschluss 5b auf der Hochspannungsseite in dem Transformator 5. Die Spannung wird durch das Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2, das Schaltelement auf der oberen Seite des ersten Schaltzweigs 3 und ein Schaltelement auf einer oberen Seite des zweiten Schaltelements 4 gleichgerichtet und liefert Leistung zur Hochspannungsbatterie 18. Die Leistung wird der Hochspannungsbatterie 16 durch das Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und das Schaltelement auf der oberen Seite des ersten Schaltzweigs 3 zugeführt.
Zusätzlich arbeiten die unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierte Schaltung 36 der Niederspannungsseite und das Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und das Schaltelement auf der oberen Seite des zweiten Schaltzweigs 4, die mit dem Transformator 6 verbunden sind, in derselben Weise wie die unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierte Schaltung 35 der Niederspannungsseite, das Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und das Schaltelement auf der oberen Seite des ersten Schaltzweigs 3, die mit dem Transformator 5 verbunden sind.
17(b) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode B nach 16. In der Periode B nach 16 ist die Anlegespannung an den ersten Transformator 5 angelegt, so dass eine Spannung von dem einen Anschluss 5c des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite an den Mittelpunkt 5e des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite angelegt ist und eine Spannung von dem anderen Anschluss 5d des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite an den Mittelpunkt 5e des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite angelegt ist. Die Orientierungen dieser beiden Spannungen sind zueinander entgegengesetzt, wobei folglich die Spannungen einander aufheben. Folglich ist ein Zustand, in dem keine Spannung zwischen dem einen Anschluss 5a des Transformators 5 auf der Hochspannungsseite und dem einen Anschluss 5b des Transformators 5 auf der Hochspannungsseite angelegt ist, ausgebildet. Die gleiche Beschreibung wird außerdem für den Transformator 6 verwendet. Ein Stromweg ist gegeben, so dass ein Strom vom Ausgangsanschluss 24 durch ein Schaltelement auf der Seite des Transformatoranschlusses 5c der Niederspannungsschaltung 35 hindurchgeht und von dem einen Anschluss 5c des Transformators 5 zum Mittelpunkt 5e des Transformators 5 fließt, wobei der Strom zum Ausgangsanschluss 25 fließt. Zusätzlich geht der Strom vom Ausgangsanschluss 24 durch das Schaltelement auf der Seite des Transformatoranschlusses 5d der Niederspannungsschaltung 35 hindurch, wobei er von dem anderen Anschluss 5d des Transformators 5 zum Mittelpunkt 5e des Transformators 5 fließt, wobei der Strom zum Ausgangsanschluss 25 fließt. Die gleiche Beschreibung wird außerdem für die Niederspannungsschaltung 36 verwendet, wobei folglich deren Beschreibung weggelassen wird.
17(c) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode C nach 16. In dieser Periode arbeiten die oben beschriebene Spannung und der oben beschriebene Stromweg in dem Zustand der Periode A nach 16 in einer umgekehrten Weise. Deren Einzelheiten werden weggelassen.
17(d) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode D nach 16. In dieser Periode wird der gleiche Betrieb in dem Zustand der Periode B nach 16, der oben beschrieben worden ist, ausgeführt, wobei dessen Beschreibung weggelassen wird.
In einem Zustand, in dem der Ii kleiner als der Ic2 ist und der Ii größer als null ist (0 < Ii < Ic2), wird die Steuerung in dem Schwachlastmodus ausgeführt, der später beschrieben wird. Zusätzlich kann der Lastmodus unter Verwendung eines Stromsensors 12 auf einer Niederspannungsseite ausgewählt werden, der in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben worden ist.
18 ist eine graphische Darstellung, die die Signalformen der Gate-Signale und die Transformatoranlegespannungen im Schwachlastmodus veranschaulicht. Die Signalformen der Gate-Signale in 18 veranschaulichen ein Schaltelement der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite und ein Schaltelement der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 36 der Niederspannungsseite und veranschaulichen die an die mit der Seite des Eingangsanschlusses 19 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 verbundenen Schaltelemente unter den Schaltelementen, die die jeweiligen Schaltzweige bilden, angelegten Gate-Spannungen. Die Signalformen der an das eine Schaltelement der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite, das eine Schaltelement der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 36 der Niederspannungsseite und das mit der Seite des Eingangsanschlusses 20 verbundene Schaltelement angelegten Gate-Signale sind übrigens die Signalformen, die durch das Verschieben der in 18 veranschaulichten Gate-Signale um 1/2 Periode erhalten werden.
Im Schwachlastmodus steuert die Steuerschaltung 26 den Zeitpunkt Tφ35, zu dem das Gate-Signal des einen Schaltelements der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite, eingeschaltet wird, so dass die (Eingangs-)Spannung VHV zwischen den Eingangsanschlüssen 19 und 20 der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 ein vorgegebener Wert wird, wobei sie den Zeitpunkt Tφ36, zu dem das Gate-Signal des einen Schaltelements der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 36 der Niederspannungsseite eingeschaltet wird, auf null setzt. Ein Anlegezeitpunkt einer Spannung an den ersten Transformator 5 wird durch das Steuern des Zeitpunkts Tφ35 gesteuert. Zusätzlich ist keine Spannung an den Transformator 6 angelegt, weil Tφ36 null ist. Zusätzlich wird durch den ersten Transformator 5 und den zweiten Transformator unter Verwendung des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und des ersten Schaltzweigs 3 auf der Hochspannungsseite eine Gleichrichtungsoperation ausgeführt. Das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 ist so festgelegt, dass der Phasenunterschied vom Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 null wird.
Der Betrieb im Schwachlastmodus wird bezüglich der 19(a) bis 19(d) beschrieben. Jede der 19(a) bis 19(d) veranschaulicht einen in einer Schaltung entsprechend einem Betriebsmuster jeder der Perioden A bis D in 18 fließenden Strom.
19(a) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode A nach 18. In der Periode A nach 18 ist das Gate-Signal des einen Schaltelements der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite ausgeschaltet und ist das Gate-Signal des einen Schaltelements der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite ausgeschaltet. Zusätzlich ist das Gate-Signal des gemeinsamen Schaltzweigs 2 ausgeschaltet, ist das Gate-Signal des ersten Schaltzweigs 3 eingeschaltet und ist das Gate-Signal des zweiten Schaltzweigs 4 ausgeschaltet. Folglich ist eine Spannung von dem einen Anschluss 5c des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite an einen Mittelpunkt 5e des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite angelegt. Die angelegte Spannung wird in Abhängigkeit von einem Windungsverhältnis des Transformators hochtransformiert, wobei die Spannung von dem einen Anschluss 5a des Transformators 5 auf der Hochspannungsseite an den einen Anschluss 5b des Transformators 5 auf der Hochspannungsseite angelegt ist. Die Spannung an der Hochspannungsseite wird durch ein Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und ein Schaltelement auf einer oberen Seite des ersten Schaltzweigs 3 gleichgerichtet und liefert Leistung zur Hochspannungsbatterie 16.
Zu diesem Zeitpunkt geht ein Strom, der vom Ausgangsanschluss 24 zu der unter Verwendung der Schaltelemente konfigurierten Schaltung 35 der Niederspannungsseite fließt, durch ein Schaltelement auf der Seite des Transformatoranschlusses 5c der Niederspannungsschaltung 35 hindurch, wobei er von dem einen Anschluss 5c des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite zum Mittelpunkt 5e des Transformators 5 fließt und zum Ausgangsanschluss 23 fließt. Zusätzlich fließt der Strom durch die an die Hochspannungsseite unter Verwendung des Transformators 5 angelegte Spannung von dem einen Anschluss 5a auf der Hochspannungsseite in dem Transformator 5 zu dem anderen Anschluss 5b auf der Hochspannungsseite. Die Spannung wird durch das Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2, das Schaltelement auf der oberen Seite des ersten Schaltzweigs 3 und ein Schaltelement auf einer oberen Seite des zweiten Schaltzweigs 4 gleichgerichtet und liefert Leistung zur Hochspannungsbatterie 18. Die Leistung wird durch das Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und das Schaltelement auf der oberen Seite des ersten Schaltzweigs 3 der Hochspannungsbatterie 16 zugeführt.
Andererseits ist in der unter Verwendung der mit dem Transformator 6 verbundenen Schaltelemente konfigurierten Schaltung 36 der Niederspannungsseite das Gate-Signal des einen Schaltelements der Schaltung 36 der Niederspannungsseite ausgeschaltet und ist ein Gate-Signal des anderen Schaltelements der Schaltung 36 der Niederspannungsseite außerdem ausgeschaltet, wobei folglich keine Spannung an den Transformator 6 angelegt ist. Zusätzlich sind sowohl das Schaltelement auf der tieferen Seite des gemeinsamen Schaltzweigs 2 als auch das Schaltelement auf einer tieferen Seite des zweiten Schaltzweigs 4 eingeschaltet, so dass die Potentiale des Mittelpunkts 2c des gemeinsamen Schaltzweigs 2 und des Mittelpunkts 4c des zweiten Schaltzweigs 4 gleich sind, wobei folglich keine Spannung an den Transformator 6 angelegt ist.
19(b) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode B nach 18. In der Periode B nach 18 ist die Anlegespannung an den ersten Transformator 5 angelegt, so dass eine Spannung von dem einen Anschluss 5c des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite an den Mittelpunkt 5e des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite angelegt ist und eine Spannung von dem anderen Anschluss 5d des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite an den Mittelpunkt 5e des Transformators 5 auf der Niederspannungsseite angelegt ist. Die Orientierungen dieser beiden Spannungen sind zueinander entgegengesetzt, wobei die Spannungen folglich einander aufheben. Folglich ist ein Zustand, in dem keine Spannung zwischen dem einen Anschluss 5a des Transformators 5 auf der Hochspannungsseite und dem einen Anschluss 5b des Transformators 5 auf der Hochspannungsseite angelegt ist, ausgebildet. Die gleiche Beschreibung wird außerdem für den Transformator 6 verwendet. Ein Stromweg ist gegeben, so dass ein Strom vom Ausgangsanschluss 24 durch ein Schaltelement der Niederspannungsschaltung 35 hindurchgeht und von dem einen Anschluss 5c des Transformators 5 zum Mittelpunkt 5e des Transformators 5 fließt, wobei der Strom zum Ausgangsanschluss 25 fließt. Zusätzlich geht der Strom vom Ausgangsanschluss 24 durch das andere Schaltelement der Niederspannungsschaltung 35 hindurch, wobei er von dem anderen Anschluss 5d des Transformators 5 zum Mittelpunkt 5e des Transformators 5 fließt, wobei der Strom zum Ausgangsanschluss 25 fließt. Der gleiche Betrieb wie in dem Zustand der Periode A nach 18 wird außerdem für die Niederspannungsschaltung 36 ausgeführt, wobei folglich dessen Beschreibung weggelassen wird.
19(c) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode C nach 18. In dieser Periode arbeiten die oben beschriebene Spannung und der oben beschriebene Stromweg in dem Zustand der Periode A nach 18 in einer umgekehrten Weise. Deren Einzelheiten werden weggelassen.
19(d) veranschaulicht einen Stromlaufplan der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 in einem Zustand der Periode D nach 19. In dieser Periode wird der gleiche Betrieb wie in dem Zustand der Periode B nach 18, der oben beschrieben worden ist, ausgeführt, wobei dessen Beschreibung weggelassen wird.
In der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ist übrigens das Gate-Signal des Schaltelements der Schaltung 36 der Niederspannungsseite auf null gesetzt und ist der Phasenunterschied zwischen den Gate-Signalen des gemeinsamen Schaltzweigs 1 und des zweiten Schaltzweigs 4 auf null gesetzt. Es können jedoch irgendeine Schaltung der Niederspannungsseite und irgendein Schaltzweig auf null gesetzt sein, wobei die Schaltung 35 der Niederspannungsseite auf null gesetzt sein kann und der Phasenunterschied zwischen den Gate-Signalen des ersten Schaltzweigs 3 und des gemeinsamen Schaltzweigs 1 auf null gesetzt sein kann. Zusätzlich kann eine Reihenfolge des Setzens des Phasenunterschieds auf null unbestimmt sein. Der erste Schaltzweig 3 kann z. B. ständig als ein Schaltzweig festgelegt sein, für den der Phasenunterschied auf null gesetzt ist, oder es können die Schaltzweige, für die der Phasenunterschied auf null gesetzt ist, abgewechselt werden.
Gemäß dem Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Eingangsspannung im Schwerlastmodus (Ic < Ii < Iimax) an den ersten Transformator 5 und den zweiten Transformator 6 angelegt, wobei es möglich ist, den Kupferverlust der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 durch den Parallelbetrieb zu verringern. Zusätzlich wird im Schwachlastmodus (0 < ii < Ic) die Anlegespannung an den zweiten Transformator 6 null, so dass es möglich ist, einen festen Verlust der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu verringern.
Das heißt, es ist möglich, den Umsetzungswirkungsgrad selbst in dem Betrieb des Hochtransformierens in dem gesamten Lastbereich der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung 1 zu erhöhen. Ferner ist es möglich, durch das Vorsehen des gemeinsamen Schaltzweigs 1 die Anzahl der Schaltelemente zu verringern, wobei es möglich ist, eine Größe und die Kosten der Schaltleistungsversorgungsvorrichtung zu verringern.
Bezugszeichenliste

1: Schaltleistungsversorgungsvorrichtung
2: gemeinsamer Schaltzweig
3: erster Schaltzweig
4: zweiter Schaltzweig
5: erster Transformator
6: zweiter Transformator
7, 8: Gleichrichterschaltung
9, 10: Glättungsschaltung
11: Ausgangskondensator
12, 29, 30, 31, 32, 33, 34: Stromdetektor
13: Last
14: ein Anschluss der Last
15: der andere Anschluss der Last
16: Hochspannungsbatterie
17: positive Elektrode der Hochspannungsbatterie
18: negative Elektrode der Hochspannungsbatterie
19, 20: Eingangsanschluss
21: Eingangskondensator
22, 23: Verbindungsanschluss
24, 25: Ausgangsanschluss
26: Steuerschaltung
27, 28: Temperaturdetektor
35, 36: Schaltung der Niederspannungsseite

Claims

Leistungsumsetzer, der umfasst: einen gemeinsamen Schaltzweig, der mit einem Ende einer Primärseite eines ersten Transformators verbunden ist und mit einem Ende eines zweiten Transformators verbunden ist; einen ersten Schaltzweig, der mit einem anderen Ende der Primärseite des ersten Transformators verbunden ist; einen zweiten Schaltzweig, der mit einem anderen Ende einer Primärseite des zweiten Transformators verbunden ist; eine erste Sekundärschaltung, die mit einer Sekundärseite des ersten Transformators verbunden ist; und eine zweite Sekundärschaltung, die mit einer Sekundärseite des zweiten Transformators verbunden ist, wobei der gemeinsame Schaltzweig, der erste Schaltzweig und der zweite Schaltzweig parallel mit einem Eingangsanschluss elektrisch verbunden sind und die erste Sekundärschaltung und die zweite Sekundärschaltung parallel mit einem Ausgangsanschluss elektrisch verbunden sind.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei wenn ein Phasenunterschied zwischen einem Schaltsteuersignal des gemeinsamen Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des ersten Schaltzweigs auf T1 gesetzt ist und ein Phasenunterschied zwischen einem Schaltsteuersignal des gemeinsamen Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des zweiten Schaltzweigs auf T2 gesetzt ist, irgendeiner von dem Phasenunterschied T1 und dem Phasenunterschied T2 gesteuert wird, dass er in einem Fall, in dem ein in dem Ausgangsanschluss fließender Strom kleiner als ein vorgegebener Stromwert ist, null ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 2, wobei, wenn der in dem Ausgangsanschluss fließende Strom größer als der vorgegebene Stromwert ist, sowohl der Phasenunterschied T1 als auch der Phasenunterschied T2 gesteuert werden, dass sie nicht null sind.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 3, wobei, wenn der in dem Ausgangsanschluss fließende Strom größer als der vorgegebene Wert ist, der Phasenunterschied T1 und der Phasenunterschied T2 gesteuert werden, so dass ein in der ersten Sekundärschaltung fließender Strom und ein in der zweiten Sekundärschaltung fließender Strom zueinander gleich sind.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Windungsverhältnis des ersten Transformators gleich einem Windungsverhältnis des zweiten Transformators ist.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, der ferner umfasst einen Temperaturdetektor, der jede Temperatur des ersten Transformators und des zweiten Transformators detektiert, wobei der Phasenunterschied T1 gesteuert wird, dass er null ist, wenn der in dem Ausgangsanschluss fließende Strom kleiner als der vorgegebene Wert ist und die Temperatur des ersten Transformators höher als die Temperatur des zweiten Transformators ist, und der Phasenunterschied T2 gesteuert wird, dass er null ist, wenn der in dem Ausgangsanschluss fließende Strom kleiner als der vorgegebene Wert ist und die Temperatur des zweiten Transformators höher als die Temperatur des ersten Transformators ist.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei, wenn eine Gesamtmenge eines in der ersten Sekundärschaltung fließenden Stroms und eines in der zweiten Sekundärschaltung fließenden Stroms größer als der vorgegebene Stromwert ist, der Phasenunterschied T1 basierend auf dem in der ersten Sekundärschaltung fließenden Strom gesteuert wird und der Phasenunterschied T2 basierend auf dem in der zweiten Sekundärschaltung fließenden Strom gesteuert wird.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn eine Störung eines offenen Stromkreises in dem gemeinsamen Schaltzweig auftritt, ein Phasenunterschied zwischen einem Schaltsteuersignal des ersten Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des zweiten Schaltzweigs basierend auf den in der ersten Sekundärschaltung und der zweiten Sekundärschaltung fließenden Strömen gesteuert wird.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn eine Störung eines offenen Stromkreises in dem ersten Schaltzweig auftritt, ein Phasenunterschied T2 zwischen einem Schaltsteuersignal des gemeinsamen Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des zweiten Schaltzweigs basierend auf einem in der zweiten Sekundärschaltung fließenden Strom gesteuert wird.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn eine Störung eines offenen Stromkreises in dem zweiten Schaltzweig auftritt, ein Phasenunterschied T1 zwischen einem Schaltsteuersignal des gemeinsamen Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des ersten Schaltzweigs basierend auf einem in der ersten Sekundärschaltung fließenden Strom gesteuert wird.
Leistungsumsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei, wenn ein Phasenunterschied zwischen einem Schaltsteuersignal des gemeinsamen Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des ersten Schaltzweigs auf T1 gesetzt ist und ein Phasenunterschied zwischen einem Schaltsteuersignal des gemeinsamen Schaltzweigs und einem Schaltsteuersignal des zweiten Schaltzweigs auf T2 gesetzt ist, in einem Fall, in dem ein in dem Eingangsanschluss fließender Strom kleiner als ein vorgegebener Stromwert ist, die Steuerung ausgeführt wird, so dass irgendeine von der ersten Sekundärschaltung und der zweiten Sekundärschaltung gestoppt ist und irgendeiner von dem Phasenunterschied T1 und dem Phasenunterschied T2 null ist.