DE112016007563T5

DE112016007563T5 - Energieumwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112016007563T5
Application number: DE112016007563.4T
Authority: DE
Inventors: Akinu Nakabayashi; Mai NAKADA; Yoshihiro Takeshima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2019-10-02
Also published as: WO2018123066A1; JPWO2018123066A1; US11183929B2; CN110140289A; CN110140289B; US20210119537A1; JP6534445B2

Abstract

Eine Energieumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Energieumwandlungseinheit (12), welche mit zwei Gleichstromenergieversorgungen (1, 11) verbunden ist und eine Energieumwandlung ausführt; und eine Steuereinheit (100), welche eine manipulierte Variable zum Steuern einer Ausgangsspannung der Energieumwandlungseinheit (12) berechnet, wobei die manipulierte Variable zum Steuern auf der Basis eines Spannungsdetektionswert (4, 9) auf der Primärseite oder der Sekundärseite der Energieumwandlungseinheit und einem vorbestimmten festen Wert (12) berechnet wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieumwandlungsvorrichtung mit einem Gleichspannungswandler (DC-DC Konverter).
Stand der Technik
Ein Hybrid-Fahrzeug mit Batterien für zwei unterschiedliche Spannungen weist einen Gleichspannungswandler auf, welcher eine Batterie-Hochspannung in eine Batterie-Niedrigspannung umwandelt. Mit den Batterien für zwei unterschiedliche Spannungen sind elektrische Komponenten verbunden, welche in deren entsprechenden Spannungsbereichen betrieben werden können, und der Gleichspannungswandler führt immer eine Steuerung derart aus, um die Batterie-Hochspannung konstant zu halten (beispielsweise Patentdokument 1).
Literaturliste
Patentdokument
Patentdokument 1: japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2010-161898
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabenstellung der Erfindung
In Patentdokument 1 führt während einer normalen Fahrt, falls die Batteriespannung nicht unregelmäßig reduziert ist, eine Steuereinheit eine Rückkopplungssteuerung unter Verwendung eines Ausgangsspannungsbefehlswerts und eines Ausgangsspannungsdetektionswerts aus, und führt gleichzeitig eine Vorwärtskopplungssteuerung unter Verwendung eines Eingangsspannungsdetektionswerts und eines Ausgangsspannungsbefehlswerts aus.
Auf diese Weise wird eine Steuerung durch Berechnen einer manipulierten Variable für einen Energiekonverter unter Verwendung des detektierten Werts einer Ausgangsspannung oder einer Eingangsspannung ausgeführt. Allerdings, wenn die Batteriespannung unregelmäßig reduziert ist, falls der detektierte Wert der Eingangsspannung unregelmäßig reduziert ist, wird der Betrieb von zwei Steuerungen einer Vorwärtskopplungssteuerung und einer Rückkopplungssteuerung auf lediglich eine Rückkopplungssteuerung gewechselt, und dann wird ein Berechnungsergebnis der Rückkopplungssteuerung reduziert, sodass die Spannung der Batterieseite, auf welcher die Spannung unregelmäßig reduziert wurde, weiter reduziert wird. Im Ergebnis, falls die Spannung unterhalb der betreibbaren unteren Grenzspannung einer mit der Batterie verbundenen elektrischen Komponente fehlt, tritt ein Problem auf, dass ein kontinuierlicher Betrieb unmöglich wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Steuerung einer Batteriespannung zu ermöglichen, ohne unterhalb der betreibbaren unteren Grenzspannung einer mit einer Batterie verbundenen elektrischen Komponente zu fallen, selbst wenn die Batteriespannung unregelmäßig reduziert wurde.
Lösung der Aufgabenstellung
Eine Energieumwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Energieumwandlungseinheit mit einem Primärseitenanschluss, verbunden mit einer ersten Gleichstromenergieversorgung, und einem Sekundärseitenanschluss, verbunden mit einer zweiten Gleichstromenergieversorgung, wobei die Energieumwandlungseinheit ausgebildet ist, um eine Energieumwandlung einer Energie auszuführen, welche von dem Primärseitenanschluss oder dem Sekundärseitenanschluss eingegeben ist, und die umgewandelte Energie von dem anderen Anschluss auszugeben; eine erste Spannungsdetektionseinheit, ausgebildet zum Detektieren einer Spannung zwischen der Energieumwandlungseinheit und dem Primärseitenanschluss; eine zweite Spannungsdetektionseinheit, ausgebildet zum Detektieren einer Spannung zwischen der Energieumwandlungseinheit und dem Sekundärseitenanschluss; und eine Steuereinheit, ausgebildet zum Berechnen einer manipulierten Variablen zum Steuern einer Ausgangsspannung der Energieumwandlungseinheit, wobei die manipulierte Variable auf der Basis eines detektierten Werts von der ersten Spannungsdetektionseinheit oder der zweiten Spannungsdetektionseinheit und einem vorbestimmten festen Wert berechnet ist.
Effekte der Erfindung
In der Umwandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die manipulierte Variable auf der Basis des vorbestimmten festen Werts berechnet, und dadurch kann verhindert werden, dass die manipulierte Variable zur Steuerung der Energieumwandlungseinheit sich stark verändert, und somit kann eine Energie stabil zugeführt werden.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm von Hardware einer Steuereinheit in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Flussdiagramm eines Steuerwechseln mittels in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Erzeugung von Geldsignalen, welche an Schaltelemente in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung einzugeben sind.
6 ist ein Konzeptdiagramm von Betriebs Wellenformen in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Konzeptdiagramm eines konstant Steuerspannung Wechsels basierend auf einem Betriebszustandssignal in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein schematisches Operationswellenformdiagramm eines Primärseitenspannungsdetektionswerts und des Durchschnittswerts davon, vor und nach einem Konstantsteuerungswechseln, in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein schematisches Operationswellenformdiagramm eines Betriebszustandssignal und eines Primärseitenspannungsdetektionswerts in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
13 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein schematisches Operationswellendiagramm eines Primärseitenspannungsdetektionswerts und des Durchschnittswerts davon, vor und nach einem konstanten Steuerungswechsel, in Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
16 ist ein schematisches Operationswellendiagramm eines Batteriezustandssignals und eines Stromdetektionswerts in Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
17 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit in Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein schematisches Operationswellendiagramm eines Primärseitenspannungsdetektionswerts vor und nach einem konstanten Steuerwechsel in Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
19 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit in Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
20 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
21 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuereinheit in Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform 1
1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung umfasst: eine Energieumwandlungseinheit 12, welche eine Gleichspannung ausgibt; eine Steuereinheit 100, welche die Energieumwandlungseinheit 12 steuert; eine Batteriezustandsberechnungseinheit 13, welche den Betriebszustand einer ersten Batterie 1 berechnet; die erste Batterie 1 ist zum Ausgeben eines Batterieverbindungszustand geeignet; eine erste Last 2; eine zweite Last 10; und eine zweite Batterie 11. Die Energieumwandlungseinheit 12, die Steuereinheit 100 und die Batteriezustandsberechnungseinheit bilden die Energieumwandlungsvorrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform sind die erste Last 2 und die zweite Last 10 elektrische Komponenten.
Die erste Batterie 1 weist ein positives Ende 1a, ein negatives Ende 1b und einen Signalausgangsanschluss 1c zum Ausgeben des Verbindungszustands der ersten Batterie 1 auf. Die Primärseite der Energieumwandlungseinheit 12 und die erste Last 2 sind parallel zu dem positiven Ende 1a und dem negativen Ende 1b verbunden, und der Signalausgangsanschluss 1c ist mit der Batteriezustandsberechnungseinheit 13 verbunden. Die Sekundärseite der Energieumwandlungseinheit 12 und die zweite Last 10 sind parallel mit einem positiven Ende 11a und einem negativen Ende 11b der zweiten Batterie 11 verbunden. Das negative Ende 1b und das negative Ende 11b sind miteinander verbunden.
Die Energieumwandlungseinheit 12, welche eine Gleichspannungsumwandlung ausführt, umfasst ein erstes Schaltelement 5, ein zweites Schaltelement 6, einen Induktor 7, einen Eingangskondensator 3, einen Ausgangskondensator 8, eine erste Spannungsdetektionseinheit 4 und eine zweite Spannungsdetektionseinheit 9.in der vorliegenden Ausführungsform 1 sind isolierte Gatebipolartransistoren (IGBT) als das erste Schaltelement 5 und das zweite Schaltelement 6 verwendet. Die erste Spannungsdetektionseinheit 4 weist einen Ausgangsanschluss 4c auf und der Ausgangsanschluss 4c ist mit der Steuereinheit 100 verbunden. Die zweite Spannung Detektionseinheit 9 weist einen Ausgangsanschluss 9c auf und der Ausgangsanschluss 9c ist mit der Steuereinheit 100 verbunden.
Das erste Schaltelement 5 weist einen ersten Hauptanschluss 5a, einen zweiten Hauptanschluss 5b und einen Steueranschluss 5c auf. Der erste Hauptanschluss 5a ist mit dem positiven Ende 1a der ersten Batterie 1 verbunden. Das zweite Schaltelement 6 weist einen ersten Hauptanschluss 6 , einen zweiten Hauptanschluss 6b und Steueranschluss 6c auf. Der erste Hauptanschluss 6a ist mit dem zweiten Hauptanschluss 5b des ersten Schaltelements 5 verbunden und der zweite Hauptanschluss 6b ist mit dem negativen Ende 1b der ersten Batterie 1 verbunden.
Ein Ende des Induktors 7 ist mit dem zweiten Hauptanschluss 5b des ersten Schaltelements 5 verbunden (der erste Hauptanschluss 6a des zweiten Schaltelements 6) und das andere Ende des Induktors 7 ist mit dem einen Ende des Ausgangskondensators 8 verbunden.
Der Eingangskondensator 3 ist parallel zu der ersten Batterie 1 und der ersten Spannungsdetektionseinheit 4 verbunden. Der Ausgangskondensator 8 ist parallel zu der zweiten Batterie 11 und der zweiten Spannungsdetektionseinheit 9 verbunden.
Die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 ist mit dem Signalausgangsanschluss 1c der ersten Batterie 1 verbunden
Die erste Batterie 1 detektiert den Schaltkreisverbindungszustand der Batterie und gibt einen Batteriezustandssignal Bat1_state von dem Signalausgangsanschluss 1c aus. Auf der Basis des Batteriesignals Bat1_state, bestimmt die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 den Schaltkreisverbindungszustand der ersten Batterie 1.wenn die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 bestimmt hat, dass die erste Batterie 1 von dem Schaltkreis getrennt ist, gibt die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 als ein Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 aus, und, wenn die Batteriezustandsberechnung einer 13 bestimmt hat, dass die erste Batterie 1 mit dem Schaltkreis verbunden ist, gibt die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 null aus. Das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 wird an die Steuereinheit 100 eingegeben.
Die Steuereinheit 100 ist mit der Batteriezustandsberechnung einer 13, dem Ausgangsanschluss 4c der ersten Spannungsdetektionseinheit 4, dem Ausgangsanschluss 9c der zweiten Spannungsdetektionseinheit 9, dem Steueranschluss 5c des ersten Schaltelements 5 und dem Ausgangsanschluss 6c des zweiten Schaltelements 6 verbunden. Wie in 2 gezeigt, kann die Steuereinheit 100 durch eine Kombination eines Prozessors (MPU) und einem in einem Speicher gespeicherten Computerprogramm umgesetzt werden, kann durch zugewiesene Hardware wie beispielsweise ASIC umgesetzt werden, kann durch eine neu konfigurierbarer Gateanordnungen wie beispielsweise eine FPGA umgesetzt werden oder kann durch eine Kombination von diesen umgesetzt werden.
Die erste Spannung Detektionseinheit 4 detektiert eine an den Eingangskondensator 3 angelegte Spannung und gibt einen Primärseiten-Spannungsdetektionswert V1_sen an die Steuereinheit 100 aus.
Die zweite Spannungsdetektionseinheit 9 detektiert eine an den Ausgangskondensator 8 angelegte Spannung und gibt einen Sekundärseiten-Spannungsdetektionswert V2 unterschiedliche Sensor an die Steuereinheit 100 aus.
Auf der Basis des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen, des Sekundärseiten-Spannungsdetektionswert V2_sen, einem eingangs Spannungsbefehlswert V1* und einem Ausgangsspannungsbefehlswert V2*, welche an die Steuereinheit 100 eingegeben sind, werden Gatesignale zum Betreiben der Schaltelemente berechnet und somit wird ein erstes Gatesignal Q1_gate an den Steueranschluss 5c des ersten Schaltelements 5 ausgegeben und wird ein zweites Gatesignal Q2_gate an den Steueranschluss 6c des zweiten Schaltelements 6 ausgegeben.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit 100 in Ausführungsform 1
Die Steuereinheit 100 umfasst eine Sekundärseiten-Spannung konstanten Steuer Berechnungseinheit 111, eine Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung-Berechnungseinheit 112, eine Steuerwechseleinheit 113 und eine Gate-Betriebssignal Erzeugungseinheit 114. Ausgaben der Sekundärseiten-Spannung konstanten Steuer Berechnungseinheit 111 und der Primärseitenspannung konstanten Steuer Berechnungseinheit 112 werden in die Steuerwechsel einer 113 eingegeben und eine Ausgabe der Steuerwechsel einer 113 wird an das Gate-Betriebssignal Erzeugungseinheit 114 eingegeben.
Die Sekundärseiten-Spannung konstant Steuer Berechnungseinheit 111 umfasst eine erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 eine erste Rückkopplungsberechnungseinheit 102 und eine Additionseinheit 108.
Die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 empfängt einen ersten vorbestimmten festen Wert Fix11 und einen zweiten vorbestimmten festen Wert Fix12, und gibt einen auf der Basis dieser festen Wert der berechneten Wert als eine erste feste manipulierte Variable DFix 1 aus.
Die erste Rückkopplungsberechnungseinheit 102 empfängt den Sekundärseiten-Spannungsdetektionswert V2 sen und den Ausgangsspannungsbefehlswert V2* und führt eine PID (Proportional-Integral-Differenzial) Steuerung oder PI (Proportional-Integral-Steuerung auf der Basis eines Unterschieds zwischen dem Sekundärseiten-Spannungsdetektionswert V2 sen und dem Ausgangsspannungsbefehlswert V2* aus, um eine manipulierte Variable DFB1 der ersten Rückkopplungsberechnungseinheit 102 auszugeben.
Die Additionseinheit 108 addiert die erste feste manipulierte Variable DFix1 und die manipulierte Variable DFB1 der ersten Rückkopplungsberechnungseinheit 102, um eine manipulierte Variable DV2 für die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung auszugeben.
Die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung-Berechnungseinheit 112 umfasst eine zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103, eine zweite Rückkopplungsberechnungseinheit 104 und eine Additionseinheit 1091.
Wie in der ersten feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101, welche oben beschrieben ist, empfängt die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 den ersten vorbestimmten festen Wert Fix11 und den zweiten vorbestimmten festen Wert Fix12 und gibt einen auf der Basis dieser festen Werte berechneten Wert als eine zweite feste manipulierte Variable DFix2 aus.
Die zweite Rückkopplungsberechnungseinheit 104 empfängt den Primärseiten-Spannungsdetektionswert V1_sen und den eingangs Spannungsbefehlswert V1* und führt eine PID Steuerung oder eine PI Steuerung auf der Basis eines Unterschieds zwischen den Primärseiten-Spannungsdetektionswert V1_sen und dem eingangs Spannungsbefehlswert V1* aus, um eine manipulierte Variable DFB2 der zweiten Rückkopplungsberechnungseinheit 104 auszugeben.
Die Additionseinheit 1091 addiert die zweite feste manipulierte Variable DFix2 und die manipulierte Variable DFB2 der zweiten Rückkopplungsberechnungseinheit 104, um eine manipulierte Variable DV1' für das zweite Schaltelement 6 in einer Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung auszugeben, an eine Subtraktionseinheit 1092. Da die Summe einer manipulierten Variablen DV1 für die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung, welches eine manipulierte Variable für das erste Schaltelement 5 ist, und der manipulierten Variablen DV1' für das zweite Schaltelement 6 gleich 1 ist, subtrahiert die Subtraktionseinheit 1092 die manipulierte Variable DV1' für das zweite Schaltelement 6 von 1, um die manipulierte Variable DV1 für die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung auszugeben, welches eine manipulierte Variable für das erste Schaltelement 5 ist.
4 ist ein Flussdiagramm eines Steuerwechseln mittels 200 der Steuerwechseleinheit 113. Das Steuerwechselmittel 200 empfängt konstant die manipulierte Variable DV2 für die Sekundärseiten-Spannung konstanten Steuerung und die manipulierte Variable DV1 für die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung und gibt entsprechend dem Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 die manipulierte Variable DV2 für die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung oder die manipulierte Variable DV1 für die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung als eine manipulierte Variable Dh für das erste Schaltelement 5 aus.
Das heißt, in einem normalen Fall ist das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 gleichen 0 und ist die erste Batterie 1 mit dem Schaltkreis verbunden. Daher gibt zum Ausführen der Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung das Steuerwechselmittel 200 die manipulierte Variable DV2 für die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung als die manipulierte Variable Dh für das erste Schaltelement 5 aus.
Andererseits, in einem unregelmäßigen Fall das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 gleich 1 und die erste Batterie 1 ist von dem Schaltkreis getrennt. Daher gibt zum Ausführen der Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung das Steuerwechselmittel 200 die manipulierte Variable DV1 für die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung als die manipulierte Variable Dh für das erste Schaltelement 5 aus.
Die Gate-Betriebssignal Erzeugungseinheit 114 umfasst einen Komparator 106, einen Komparator 107 und eine Subtraktionseinheit 100
Der Komparator 106 empfängt eine Ausgabe des Steuerwechselmittels 201 Trägerwellenträger. Eine Ausgabe des Komparators 106 ist mit dem Steueranschluss 5c verbunden und der Komparator 106 gibt ein erstes Gatesignal Q1_gate aus.
Die Subtraktionseinheit 110 subtrahiert von einer Ausgabe des Steuerwechselmittels 202 td/Tsw, was durch Umwandeln einer Totzeit td in einem Zyklus eines Betriebszyklus Tsw in eine manipulierte Variable erhalten wird, und gibt eine manipulierte Variable D1 für das zweite Schaltelement 6 aus. Der Komparator 107 empfängt die manipulierte Variable D1 für das zweite Schaltelement 6 und den Trägerwellenträger. Eine Ausgabe des Komparators 107 ist mit dem Steueranschluss 6c verbunden und der Komparator 107 gibt ein zweites Gatesignal Q2_Gate aus.
5 zeigt eine Erzeugung des ersten Gatesignals Q1_gate und des zweiten Gatesignals Q2_gate in Ausführungsform 1. 5 zeigt Wellenformen der manipulierten Variablen Dh für das erste Schaltelement 5, der manipulierten Variablen D1 für das zweite Schaltelement 6, des Trägerwellenträgers, des ersten Gatesignals Q1_gate und des zweiten Gatesignals Q2_gate. Der Komparator 106 vergleicht die manipulierte Variable Dh für das erste Schaltelement 5 mit dem Trägerwellenträger. Falls die möblierte variable Dh für das erste Schaltelement 5 größer ist, wird das erste Gatesignal Q1_gate als 1 ausgegeben, und, falls die manipulierte Variable Dh kleiner ist, wird das erste Gatesignal Q1_gate als 0 ausgegeben. Indessen vergleicht der Komparator 107 die manipulierte Variable D1 für das zweite Schaltelement 6 mit dem Trägerwellenträger. Falls die manipulierte Variable D1 für das zweite Schaltelement 6 größer ist, wird das zweite Gatesignal Q2_gate als 1 ausgegeben und, falls die manipulierte Variable D1 kleiner ist, wird zweite Gatesignal Q2_gate als 0 ausgegeben.
In 5 ist die Totzeit td zwischen einer Zeit, bei welchem das erste Gatesignal Q1_gate abfällt, und einer Zeit vorgesehen, bei welcher das zweite Gatesignal Q2_gate ansteigt, und zwischen einer Zeit, welche das zweite Gatesignal Q2_Gate abfällt, und einer Zeit, bei welcher das erste Gatesignal Q1_gate ansteigt. Die Totzeit td stellt eine Minimalperiode sicher, welche verhindert, dass das erste Schaltelement 5 und das zweite Schaltelement 6 gleichzeitig eingeschaltet werden. Dies liegt daran, falls das erste Schaltelement 5 und das zweite Schaltelement 6 gleichzeitig eingeschaltet werden, die erste Batterie 1 kurzgeschlossen wird. Die manipulierte Variable D1 für das zweite Schaltelement 6 wird durch Subtrahieren von der manipulierten Variablen Dh für das erste Schaltelement 5 eines Werts, welcher durch Umwandeln der Totzeit td in eine manipulierte Variable für die Energieumwandlungseinheit 12 unter Verwendung des Operationszyklus Tsw erhalten wird. Es wird darauf hingewiesen, dass, da die Totzeit zweimal in einem Zyklus des Operationszyklus Tsw vorgesehen ist, 2tb/Tsw von der manipulierten Variablen Dh für das erste Schaltelement 5 subtrahiert wird.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung in Ausführungsform 1 beschrieben.
Zuerst wird ein Betrieb in einem normalen Fall, bei welchem die Primärseitenspannung V1 nicht unregelmäßig reduziert ist, beschrieben.
In einem normalen Fall führt die Energieumwandlungseinheit 12 eine Schaltsteuerung des ersten Schaltelements 5 und des zweiten Schaltelements 6 aus, um eine Spannung der ersten Batterie 1, welches die Primärseitenspannung V1 ist, auf eine Spannung der zweiten Batterie 11 herunterzusetzen, welches die Sekundärseitenspannung V2 ist, somit wird die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung ausgeführt.
Die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung-Berechnungseinheit 111 der Steuereinheit 100 gibt die manipulierte Variable DV2 für die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung aus, welches ein Berechnungsergebnis ist, welches durch Addieren erhalten wird: der ersten festen manipulierten Variablen DFix1 der ersten festen manipulierten Variablen Berechnungseinheit 101, welche eine feste manipulierte Variable Berechnung unter Verwendung des ersten vorbestimmten festen Werts Fix11 und des zweiten vorbestimmten festen Werts Fix12 ausführt; und die manipulierte Variable DFB1 der ersten Rückkopplungsberechnungseinheit 102, welche eine Rückkopplungsberechnung unter Verwendung des Ausgangs Spannungsbefehlswerts V2 sterben und des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts V2_sen ausführt.
Die Berechnung der ersten festen manipulierten Variablen DFix1 wird eindeutig durch den festen Wert Fix11, den festen Wert Fix12 und eine logische Gleichung bestimmt. In dem Fall der Energieumwandlungseinheit 12 in der aktuellen Ausführungsform wird die Berechnung wie folgt dargestellt. $DFix 1 = Fix 11 /Fix 12$
Die obige Gleichung verändert sich, falls die Schaltkreiskonfiguration der Energieumwandlungseinheit 12 verändert wird.
Als Nächstes, falls die Primärseitenspannung V1 unregelmäßig reduziert ist, führt die Energieumwandlungseinheit 12 eine Schaltsteuerung des ersten Schaltelements 5 und des zweiten Schaltelements 6 derart aus, um eine Spannung der ersten Batterie 1 auf eine Spannung der zweiten Batterie 11 hoch zu setzen, und somit die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung ausgeführt wird.
Die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung-Berechnungseinheit 112 der Steuereinheit 100 gibt die manipulierte Variable DV1 für die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung aus, welches ein durch Addieren erhalten ist Berechnungsergebnis ist: der zweiten festen manipulierten Variablen DFix2, welche von der zweiten feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 ausgegeben wird; und der manipulierten variable DFB2 für die zweite Rückkopplungsberechnungseinheit 104, welche eine Rückkopplungsberechnung unter Verwendung des Eingangs Spannungsbefehlswerts V1* und des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen ausführt. Wie in der Berechnung der ersten festen manipulierten variable DFix1, wird die Berechnung der zweiten festen manipulierten variable DFix2 eindeutig durch den festen Wert Fix11, den festen Wert Fix12 und eine logische Gleichung bestimmt. Im Fall der Energieumwandlungseinheit 12 in der vorliegenden Ausführungsform wird die Berechnung wie folgt dargestellt. $DFix 2 = Fix 11 /Fix 12$
Die obige Gleichung verändert sich, falls die Schaltkreiskonfiguration der Energieumwandlungseinheit 12 verändert wird.
6 ist ein Konzeptdiagramm von Operationswellenformen des Fehlersignal SeNBat1_err der ersten Batterie 1, der Primärseitenspannung V1, der Sekundärseitenspannung V2, der manipulierten variable DV2 für die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung und der manipulierten variable DV1 für die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung.
Die manipulierte Variable DV1 für die Primärseitenspannung Steuerung und die manipulierte Variable DV2 für die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung werden konstant durch die Steuereinheit 100 berechnet und, falls das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 gleich 0 ist, wird die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung unter Verwendung der manipulierten variable DV2 für die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung ausgeführt.
Andererseits, wenn eine unregelmäßige Deduktion der Primärseitenspannung V1 detektiert wird, wird das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 gleich 1.falls das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 gleich 1 ist, wird die Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung unter Verwendung der manipulierten variable DV2 für die Sekundärspannungkonstantsteuerung gewechselt, um die Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung unter Verwendung der manipulierten variable DV1 für die Primärseitenspannung Steuerung auszuführen. Somit, selbst wenn das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 gleich 1 wird, kann der Ver der zweiten festen manipulierten variable DFix2, umfasst in der manipulierten variable DV1, eine Veränderung in der manipulierten variable für die Energieumwandlungseinheit 12 verhindern, wodurch ein Wert näher an einer gewünschten manipulierten variable erhalten werden kann, selbst kurz nach dem Wechsel. Somit wird eine Reduktion in der Primärseitenspannung V1 verhindert und es wird verhindert, dass die Spannung unterhalb der betreibbaren Minimalspannung der ersten Last 2 fällt, wodurch die erste Last 2 dauerhaft betrieben werden kann und eine stabilere Operation als in dem konventionellen Fall erzielt werden kann.
in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wurde ein Fall beschrieben, bei welchem die Energieumwandlungseinheit 12 ein Tiefsetzkonverter ist. Allerdings kann ein beliebiger Schaltkreistyp angewendet werden, welcher für eine gleich Spannungskonversion und eine bidirektionale Energieübertragung geeignet ist.
In Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wurde der Fall unter Verwendung eines IGBT als die Schaltelemente beschrieben. Allerdings können dieselben Effekte erhalten werden, selbst durch Verwenden eines bipolaren Transistors, eines Feldeffekttransistors (MOSFET), eine Siliziumcarbid MOSFET oder eines Galliumnitrid-Hochelektronenmobilität-Transistor (HEC).
In Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung werden der Komparator 106 und der Komparator 107 zur Erzeugung der Geldsignale für das erste Schaltelement 5 und das zweite Schaltelement 6 verwendet. Allerdings kann ein beliebiges Verfahren angenommen werden, solange die berechnete manipulierte Variable für die Energieumwandlungsvorrichtung in Geldsignale moduliert werden kann.
Ausführungsform 2
7 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Die Schaltkreiskonfiguration und der Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung sind grundsätzlich identisch zu denen, welche in 1 in der obigen Ausführungsform 1 gezeigt sind. Nachfolgend wird eine Konfiguration beschrieben, welche sich von 1 unterscheidet.
In 7 ist die erste Batterie 1 aus einer Relais Schalteinheit 15 und einer Batterieeinheit 14 gebildet und die Relais Schalteinheit 15 gibt das Batteriezustandssignal Bat1_state von dem Signalausgangsanschluss 1c an die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 aus. In der vorliegenden Ausführungsform 2 ist die Relais Schalteinheit 15 durch einen Halbleiter gebildet und weist eine Funktion zum Schützen der ersten Batterie 1 durchtrennen der ersten Batterie 1 von dem Schaltkreis auf, wenn ein Überstrom, eine Überspannung oder ein Überladen in der ersten Batterie 1 auftritt.
8 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit 100 in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Die Steuerfunktion davon ist grundsätzlich identisch zu der in Ausführungsform 1.einen Unterschieds von 2 in Ausführungsform 1 ist, dass Eingaben an die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 und Eingaben an die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 ein Durchschnittswert V1_sen_andere des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen und ein Durchschnittswert V2_sen_ave des Zell Sekundärspannung Detektionswerts V2 sen sind. Der Durchschnittswert V1_sen_ave des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen und der Durchschnittswert V2_sen_ave des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts V2_sen sind Durchschnittswerte von dem Start eines Betriebs der Energieumwandlungsvorrichtung.
9 ist ein Konzeptdiagramm eines konstanten Steuerspannung müssen Wechsels basierend auf dem Batteriezustandssignal Bat1_state in Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
Wenn die Relais Schalteinheit 15 die erste Batterie 1 von dem Schaltkreis trennt, verändert sich das Batteriezustandssignal Bat1_state von 1 auf 0. Auf der Basis des Batteriezustandssignals Bat1_state, bestimmt die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 den Verbindungszustand der ersten Batterie 1 und verändert das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 von 0 auf 1. Somit kann ein Konstantsteuerspannungswechsel basierend auf den Batteriezustandssignal Bat1_state ausgeführt werden.
10 ist ein schematisches Operationswellenformdiagramm des Batteriezustandssignal Bat1_state, des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen und des Durchschnittswerts V1_sen_ave davon.
Die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 empfängt den Durchschnittswert V1_sen_ave des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen und des Durchschnittswerts V2_sen_ave des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts V2 sen und berechnet die erste feste manipulierte Variable DFix1. Durch Eingeben des Durchschnittswerts V1_se_A werden des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen ist es möglich einen Einfluss einer starken Änderung in dem Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen zu verhindern.
Somit kann eine starke Veränderung in der manipulierten variable Dh für das erste Schaltelement 5 verhindert werden und wird eine starke Veränderung in der Primärseitenspannung V1 verhindert, wodurch es möglich wird eine Spannungssteuerung derart auszuführen, dass diese nicht unterhalb der betreibbaren unteren Grenzspannung der ersten Last 2 fällt.
Ähnlich empfängt die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 den Durchschnittswert V2_sen_ave des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts V2 sen und den Durchschnittswert V1_sen_ave des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen und berechnet die zweite feste manipulierte Variable DFix2.
In der vorliegenden Ausführungsform 2 wurde der Fall beschrieben, bei welchem ein Halbleiterschalter, welche zum Ausgeben des Batteriezustandssignal geeignet ist, als die Relais Schalteinheit 15 verwendet wird. Allerdings, da die Steuerung auf der Basis des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen ausgeführt wird, können dieselben Effekte erhalten werden, selbst wenn ein mechanischer Schalter wie beispielsweise eine thermische Sicherung verwendet wird.
Ausführungsform 3
11 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. Die Schaltkreiskonfiguration der Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung sind grundsätzlich identisch zu denen, welche in 1 in Ausführungsform 1 gezeigt sind. Nachfolgend wird eine Konfiguration beschrieben, welche sich von 1 unterscheidet. Absatz das Batteriezustandssignal Bat1_state wird nicht von der ersten Batterie 1 ausgegeben und die erste Spannungsdetektionseinheit 4 gibt den Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen an die Steuereinheit 100 und die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 aus.
12 ist ein schematisches Operation Wellenformdiagrammen des Batteriezustandssignals Bat1_state und des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen. In 12 ist ein Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen_1 der letzte Wert und sind die Primärseiten-Spannungsdetektionswert bevor diesem Wert V1_sen_0, V1_sen_-1, V1_sen_-2 und dann V1_ sen_-3. Falls der letzte Primärseiten-Spannungsdetektionswert V1_sen_1 unterhalb einem Schwellenwert V1_sen_th fällt, bestimmt die Batteriezustandsberechnungseinheit 13, dass die Eingangsspannung unregelmäßig reduziert ist, und gibt das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1, eingestellt auf 1, an die Steuereinheit 100 aus.
13 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit 100 in der vorliegenden Ausführungsform 3. Die Steuerfunktion ist grundsätzlich identisch zu der in Ausführungsform 1. Ein Unterschied von 2 in Ausführungsform 1 ist, dass Eingaben der ersten feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 und Eingaben der zweiten feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 ein Durchschnittswert V1_sen_ave 2 des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen und ein Durchschnittswert V2_sen_ave 2 des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts V2 sen vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung sind.
14 ist ein schematisches Operationsdiagramm des Fehlersignals Bat1_err der ersten Batterie 1, des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen und des Durchschnittswerts V1_sen_ave 2 davon.
Die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 empfängt den Durchschnittswert V1_sen_ave 2 des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und den Durchschnittswert V2_sen_ave 2 des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts V2_sen vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und berechnet die erste feste manipulierte Variable DFix1. Somit kann eine starke Veränderung in der manipulierten Variable Dh für das erste Schaltelement 5 verhindert werden und wird eine starke Veränderung in der Primärseitenspannung V1 behindert, wodurch es möglich wird eine Spannungssteuerung derart auszuführen, dass diese nicht unterhalb der betreibbaren unteren Grenzspannung der ersten Last 2 fällt.
Ähnlich empfängt die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 den Durchschnittswert V2_sen_ave2 des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und den Durchschnittswert V1_sen_ave des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und berechnet die zweite feste manipulierte Variable DFix2.
Ausführungsform 4
15 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. Die Schaltkreiskonfiguration und der Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung sind grundsätzlich identisch zu denen, welche in Ausführungsform 1 gezeigt sind. Daher wird eine Beschreibung derselben Teile ausgelassen und es wird lediglich ein Unterschied beschrieben.
Der Unterschied ist, dass das Batteriezustandssignal Bat1_state nicht von der ersten Batterie 1 ausgegeben wird und eine Stromdetektionseinheit 16 den Stromdetektionswert I_sen an die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 ausgibt. Auf der Basis des Stromdetektionswerts I_sen gibt die Batteriezustandsberechnungseinheit 13 das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 an die Steuereinheit 100 aus.
16 ist ein schematisches Operationswellendiagramm des Batteriezustandssignals Bat1_state und eines ersten Stromdetektionswerts I1_sen. In 16 ist ein erster Stromdetektionswert I1_sen_1 der letzte Wert und sind die ersten Stromdetektionswert bevor diesem Wert I1_sen_0, I1_sen_-1, I1_sen_-2 und dann I1_sen_-3. Falls der letzte erste Stromdetektionswert I1_sen unterhalb einen Schwellenwert größer I1_sen_th fällt, bestimmt die Batteriezustandsberechnungseinheit 13, dass die Eingangsspannung unregelmäßig reduziert ist, und gibt das Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie ein, eingestellt auf 1, an die Steuereinheit 100 aus.
17 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit 100. Die Steuerfunktion ist grundsätzlich identisch zu der in Ausführungsform 1 und es wird daher lediglich ein Unterschied beschrieben.
Ein Unterschied zu 2 in Ausführungsform 1 ist, dass Eingaben in die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 und Eingaben in die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 ein Primärseiten-Spannungsdetektionswert V1_sen_0 gerade vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und ein Sekundärseiten-Spannungsdetektionswert V1_sen_0 gerade vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung sind.
18 ist ein schematisches Operation Wellenformdiagrammen des Fehlersignal Bat1_err der ersten Batterie 1 und des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen. Die Definition des Detektionswerts ist dieselbe wie die in Ausführungsform 3.
Die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 empfängt den Primärseiten-Spannungsdetektionswert V1_sen unterstrichen 0 gerade vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und den Sekundärseiten-Spannungsdetektionswert V2_sen_0 gerade vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und berechnet die erste feste manipulierte Variable DFix1. Somit kann eine starke Änderung in der manipulierten variable Dh für das erste Schaltelement 5 verhindert werden und wird eine starke Änderung in der Primärseitenspannung V1 verhindert, wodurch es möglich wird eine Spannungssteuerung auszuführen, sodass diese nicht unterhalb der betreibbaren unteren Grenzspannung der ersten Last 2 fällt. Ähnlich empfängt die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 den Sekundärseiten-Spannungsdetektionswert Durchschnittswert V2_sen unterstrichen 0 gerade vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und den Primärseiten-Spannungsdetektionswert V1_sen_0 gerade vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und berechnet die zweite feste manipulierte Variable DFix2.
Ausführungsform 5
Die Schaltkreiskonfiguration und der Betrieb einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung ist identisch zu der, welche in Ausführungsform 1 gezeigt ist. 19 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit 100. Die Steuerfunktion ist grundsätzlich identisch zu der in Ausführungsform 1 und es wird lediglich ein Unterschieds beschrieben. Der Unterschied ist, dass Eingaben in die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 und Eingaben in die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 ein nominaler Wert Vn1 der ersten Batterie 1 und ein nominaler Wert Vn2 der zweiten Batterie 11 sind.
Die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 berechnet die erste feste manipulierte Variable DFix1 aus dem nominalen Wert Vn1 der ersten Batterie und dem nominalen Wert Vn2 der zweiten Batterie 11. Somit kann eine starke Veränderung in der manipulierten Variable Dh für das erste Schaltelement 5 verhindert werden und wird eine starke Veränderung in der Primärseitenspannung V1 verhindert, wodurch es möglich wird eine Spannungssteuerung derart auszuführen, dass diese nicht unterhalb der betreibbaren unteren Grenzspannung der ersten Last 2 fällt. Ähnlich berechnet die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 die zweite feste manipulierte Variable DFix2 aus dem Nominalwert Vn1 der ersten Batterie 1 und dem Nominalwert Vn2 der zweiten Batterie 11.der Nominalwert Vn1 der ersten Batterie 1 und der Nominalwert Vn2 der zweiten Batterie 11 sind vorab in der Steuereinheit 100 gespeichert.
Ausführungsform 6
20 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. Die Schaltkreiskonfiguration und der Betrieb der Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung sind grundsätzlich identisch zu denen, welche in Ausführungsform 1 gezeigt sind. Daher wird eine Beschreibung derselben Teile ausgelassen und wird lediglich ein Unterschied beschrieben. Der Unterschied ist, dass die Energieumwandlungseinheit 12 eine erste Filterschaltkreiseinheit 41 umfasst, welche den Durchschnittswert des Primärseitenspannungsdetektionswerts ausgibt, und eine zweite Filterschaltkreiseinheit 91, welche den Durchschnittswert des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts ausgibt. Das Eingabeende der ersten Filterschaltkreiseinheit 41 ist mit dem Ausgangsanschluss 4c der ersten Spannungsdetektionseinheit 4 verbunden und das Ausgangsende davon ist mit der Steuereinheit 100 verbunden. Das Eingangsende der zweiten Filterschaltkreiseinheit 91 ist mit dem Ausgangsanschluss 9c der zweiten Spannungsdetektionseinheit 9 verbunden und das Ausgangsende davon ist mit der Steuereinheit 100 verbunden. Die erste Filterschaltkreiseinheit 41 gibt einen Durchschnittswert V1_sen_ave3 des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen aus und die zweite Filterschaltkreiseinheit 91 gibt einen Durchschnittswert V2_sen_ave3 des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts V2_sen aus. Die erste Filter Vergleichseinheit 41 und die zweite Filter Vergleichseinheit 91 sind analoge Schaltkreise und geben jeweils einen während von dem augenblicklichen Spannungswert aus. In Sachen eines Betriebs der Energieumwandlungsvorrichtung gibt es keine Antwort auf eine kleine Änderung in der erzeugten Spannung und daher werden Ausgaben der ersten und zweiten Filterschaltkreis Einheiten 41, 91 als Durchschnittswerte berücksichtigt.
21 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinheit 100. Die Steuerfunktion ist im Wesentlichen identisch zu der in der Ausführungsform 1 und daher wird lediglich ein Unterschied beschrieben.
Der Unterschied ist wie folgt. Die erste feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 101 empfängt den Durchschnittswert V1_sen_ave3 des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen und den Durchschnittswert V2_sen_ave3 des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts V2 sen und berechnet die erste feste manipulierte Variable DFix1. Somit kann eine starke Veränderung in der manipulierten variable Dh für das erste Schaltelement 5 verhindert werden und wird eine starke Veränderung in der Primärseitenspannung V1 verhindert, wodurch es möglich wird eine Spannungssteuerung derart auszuführen, dass diese nicht unterhalb die betreibbaren die untere Grenzspannung der ersten Last 2 fällt.
Ähnlich empfängt die zweite feste-manipulierte-Variable-Berechnungseinheit 103 den Durchschnittswert V2_sen_ave2 des Sekundärseitenspannungsdetektionswerts vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und den Durchschnittswert V1_sen_Ave des Primärseitenspannungsdetektionswerts V1_sen vor einer Unregelmäßigkeitsbestimmung und berechnet die zweite feste manipulierte Variable DFix2.
Es wird drauf hingewiesen, dass innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung die obigen Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können, oder jede der obigen Ausführungsformen modifiziert oder vereinfacht werden können, wie geeignet. Zusätzlich bezeichnen dieselben Bezugszeichen Teile mit denselben oder zugehörigen Konfigurationen oder Funktionen.
Bezugszeichenliste

1: erste Batterie
2: erste Last
3: Eingangskondensator
4: erste Spannungsdetektionseinheit
5: erstes Schaltelement
6: zweite Schaltelement
7: Induktor
8: Ausgangskondensator
9: zweite Spannungsdetektionseinheit
10: zweite Last
11: zweite Batterie
12: Energieumwandlungseinheit
13: Betriebszustandsberechnungseinheit
100: Steuereinheit
111: Sekundärseiten-Spannungkonstantsteuerung-Berechnungseinheit
112: Primärseiten-Spannungkonstantsteuerung-Berechnungseinheit
113: Steuerwechseleinheit
214: Gatebetriebssignalerzeugungseinheit
200: Steuerwechselmittel

Claims

Eine Energieumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Energieumwandlungseinheit (12) mit einem Primärseitenanschluss (1a, 1b), welcher mit einer ersten Gleichstromenergieversorgung (1) verbunden ist, und einen Sekundärseitenanschluss (11a, 11b), welcher mit einer zweiten Gleichstromenergieversorgung (11) verbunden ist, wobei die Energieumwandlungseinheit (12) ausgebildet ist zum Ausführen einer Energieumwandlung einer von dem Primärseitenanschluss (1a, 1b) oder dem Sekundärseitenanschluss (11a, 11b) eingegebenen Energie, und zum Ausgeben der umgewandelten Energie von dem anderen Anschluss; eine erste Spannungsdetektionseinheit (4), ausgebildet zum Detektieren einer Spannung zwischen der Energieumwandlungseinheit (12) und dem Primärseitenanschluss (1a, 1b); eine zweite Spannungsdetektionseinheit (9), ausgebildet zum Detektieren einer Spannung zwischen der Energieumwandlungseinheit (12) und dem Sekundärseitenanschluss (11a, 11b); und eine Steuereinheit (100), ausgebildet zum Berechnen einer manipulierten Variablen zum Steuern einer Ausgangsspannung der Energieumwandlungseinheit (12), wobei die manipulierte Variable auf der Basis eines detektierten Werts von der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) oder der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) und einem vorbestimmten festen Wert berechnet ist.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der feste Wert auf der Basis eines Durchschnittswerts einer detektierten Spannung von der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) und eines Durchschnittswerts einer detektierten Spannung von der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) berechnet wird.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Durchschnittswert der detektierten Spannung von der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) von einem analogen Filter (41) ausgegeben wird, welche mit der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) verbunden ist, und der Durchschnittswert der detektierten Spannung von der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) von einem analogen Filter (91) ausgegeben wird, welcher mit der zweiten Spannungsdetektionseinheit verbunden ist.
Eine Energieumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Energieumwandlungseinheit (12) mit einem Primärseitenanschluss (1a, 1b), welcher mit einer ersten Gleichstromenergieversorgung (1) verbunden ist, und einem Sekundärseitenanschluss (11a, 11b), welcher mit einer zweiten Gleichstromenergieversorgung (11) verbunden ist, wobei die Energieumwandlungseinheit (12) ausgebildet ist zum Ausführen einer Energieumwandlung einer von dem Primärseitenanschluss (1a, 1b) oder dem Sekundärseitenanschluss (11a, 11b) eingegebenen Energie, und zum Ausgeben der umgewandelten Energie von dem anderen Anschluss; eine erste Spannungsdetektionseinheit (4), ausgebildet zum Detektieren einer Spannung zwischen der Energieumwandlungseinheit (12) und dem Primärseitenanschluss (1a, 1b); eine zweite Spannungsdetektionseinheit (9), ausgebildet zum Detektieren einer Spannung zwischen der Energieumwandlungseinheit (12) und dem Sekundärseitenanschluss (11a, 11b); eine Steuereinheit (100), ausgebildet zum Berechnen einer manipulierten Variablen zum Steuern einer Ausgangsspannung der Energieumwandlungseinheit (12); und eine Energieversorgungsüberwachungseinheit (13), ausgebildet zum Detektieren einer Unregelmäßigkeit der ersten Gleichstromenergieversorgung (1), wobei die Steuereinheit (100) umfasst eine erste Berechnungseinheit (111), ausgebildet zum Berechnen einer ersten manipulierten Variablen für die Energieumwandlungseinheit (12) auf der Basis eines detektierten Werts von der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) und eines ersten festen Werts, eine zweite Berechnungseinheit (112), ausgebildet zum Berechnen einer zweiten manipulierten Variablen für die Energieumwandlungseinheit auf der Basis eines detektierten Werts von der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) und eines zweiten festen Werts, und eine Wechseleinheit (200), ausgebildet zum Wechseln zwischen der ersten manipulierten Variablen und der zweiten manipulierten Variablen entsprechend einer Detektion einer Unregelmäßigkeit durch die Energieversorgungsüberwachungseinheit (13).
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der erste feste Wert und der zweite feste Wert auf der Basis eines Durchschnittswerts einer detektierten Spannung von der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) und eines Durchschnittswerts einer detektierten Spannung von der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) berechnet sind.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Durchschnittswert der detektierten Spannung von der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) und der Durchschnittswert der detektierten Spannung von der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) Werte sind, welche durch Mitteln der entsprechenden detektierten Spannungen berechnet sind, welche erfasst sind, bevor die Energieversorgungsüberwachungseinheit (13) eine Unregelmäßigkeit detektiert.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei Der Durchschnittswert der detektierten Spannung von der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) von einem analogen Filter (41) ausgegeben wird, welcher mit der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) verbunden ist, und der Durchschnittswert der detektierten Spannung von der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) von einem analogen Filter (91) ausgegeben wird, welcher mit der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) verbunden ist.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der erste feste Wert und der zweite feste Wert auf der Basis der detektierten Spannung von der ersten Spannungsdetektionseinheit (4) und der detektierten Spannung von der zweiten Spannungsdetektionseinheit (9) berechnet sind, gerade bevor die Energieversorgungsüberwachungseinheit (13) eine Unregelmäßigkeit detektiert.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der erste feste Wert und der zweite feste Wert auf der Basis eines Nominalwerts einer Spannung der ersten Gleichstromenergieversorgung (1) und eines Nominalwerts einer Spannung der zweiten Gleichstromenergieversorgung (11) berechnet sind.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Energieversorgungsüberwachungseinheit (13) eine Unregelmäßigkeit auf der Basis eines Detektionsergebnisses durch die erste Spannungsdetektionseinheit (4) detektiert.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Energieversorgungsüberwachungseinheit (13) eine Unregelmäßigkeit auf Basis eines von der ersten Gleichstromenergieversorgung (1) ausgegebenen Batteriezustandssignals detektiert.
Energieumwandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Energieversorgungsüberwachungseinheit (13) eine Unregelmäßigkeit auf der Basis eines durch die Energieumwandlungseinheit 12 fließenden Stroms detektiert.