电源系统技术方案

在第1电抗器电流(IL1)以及第2电抗器电流(IL2)，为了控制来自第1以及第2直流电源的输出，通过开关元件(S1～S5、S5a、S5b)的通断控制，在一个控制周期内，设置2个拐点、即极大点以及极小点。进行控制，使得：在第1以及第2电抗器电流(IL1、IL2)的拐点的至少一部分中，对同时成为打开或关闭的对象的多个开关元件赋予时间差并按预定顺序进行打开或关闭。在被赋予了时间差的拐点，在按照预定顺序而后关闭的开关元件或先打开的开关元件中，产生开关损失。 1

power supply system

In the first reactor current (IL1) and second reactor current (IL2), in order to control the output from first and second DC power supply, through the switch elements (S1 to S5, S5a, S5b) on the off control, in a control period, set 2 inflection points, that is, the maximum point and the minimum point. Control is made: in the at least part of the first and second reactor current (IL1, IL2), the time difference is given to multiple switch elements which are turned on or off at the same time and are opened or closed in a predetermined order. The switch loss is generated when the time difference inflection point is given, and the switch element which is then closed in the predetermined order or the first switch element is opened. One

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源系统
本专利技术涉及电源系统，更特定的是，涉及包括连接在两个直流电源与共同的电力线之间的电力变换器而构成的电源系统的控制。
技术介绍
使用了如下的混合动力电源系统，其使用连接在多个电源与负载之间的电力变换器，组合多个电源来向负载供给电源。例如，在日本特开2013-46446号公报(专利文献1)中，记载了将相对于二次电池和可充放电的辅助电源分别设置的升压斩波器(电力变换器)并联连接而成的车辆用电源系统。另外，在日本特开2013-13234号公报(专利文献2)中，记载了如下的电力变换器的结构：通过切换多个电力用半导体开关元件(以下，也简称为“开关元件”)的开关模式(switchingpattern)，能够切换在串联连接了两个直流电源的状态下进行DC/DC变换的工作模式(串联连接模式)和在并联使用两个直流电源的状态下进行DC/DC变换的工作模式(并联连接模式)。现有技术文献专利文献1：日本特开2013-46446号公报专利文献2：日本特开2013-13234号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题在专利文献2所记载的电力变换器中，通过串联连接模式的选择来抑制升压比，由此，与专利文献1的结构相比，能够抑制高电压输出时的电力损失。进而，在专利文献2的电路结构中，会产生如下现象：第1直流电源的电力变换用的电流和第2直流电源的电力变换用的电流会重叠流通在共同的开关元件中。因此，在专利文献2中，记载有如下情况：控制在第1直流电源以及第1电抗器中流通的电流与在第2直流电源以及第2电抗器中流通的电流之间的相位关系(具体而言，上升定时和下降定时的关系)，使得特定开关元件中的电力损失降低。由此，因为开关元件整体的电力损失的总值被减低，所以能够提高电力变换器的效率。然而，当考虑电力变换器的制造成本时，对于开关元件中的电力损失，优选不仅限于总值的抑制，也减低开关元件间的不均。通常，开关元件通过晶体管芯片的并联连接来进行模块化，热定额(thermalrating)通过晶体管芯片的并联个数来设计。因此，若一部分开关元件中的发热量相对变大，则需要使该开关元件中的并联芯片个数比其他开关元件中的并联芯片个数多，因此量产时的制造成本的减低效果会变小。本专利技术是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，提供在具备两个直流电源的电源系统的电力变换中抑制开关元件间的电力损失的不均的开关控制。用于解决问题的技术方案本公开的一个方案，是用于控制高电压侧的第1电力线与低电压侧的第2电力线之间的直流电压的电源系统，具备：第1直流电源；第2直流电源；电力变换器，其用于在第1以及第2直流电源与第1以及第2电力线之间执行直流电压变换；以及控制装置，其用于控制电力变换器的工作。电力变换器包括第1～第5半导体元件和第1以及第2电抗器。第1半导体元件电连接在第1电力线与第1节点之间。第1电抗器在第1节点与第2电力线之间，与第1直流电源串联地电连接。第2半导体元件电连接在第2电力线与第1节点之间。第2电抗器在第2节点与第1电力线之间，与第2直流电源串联地电连接。第3半导体元件电连接在第2节点与第2电力线之间。第4半导体元件电连接在第1电力线与第2节点之间。第5半导体元件电连接在第1节点与第2节点之间。第1～第5半导体元件的至少一部分，包括构成为根据来自控制装置的信号控制电流路径的形成以及遮断的开关元件。经由第1电抗器的第1电抗器电流以及经由第2电抗器的第2电抗器电流的各电抗器电流，通过对来自控制装置的控制信号进行了响应的开关元件的通断控制，被控制成在各控制周期中具有多个拐点。控制装置具有第1开关控制模式。在第1开关控制模式下，生成开关元件的控制信号，使得：在第1以及第2电抗器电流产生的多个拐点的至少一部分中，对同时成为打开或关闭的对象的多个开关元件赋予时间差来使其按预定顺序打开或关闭。进一步，在第1开关控制模式下，在被赋予了时间差的拐点，在按照预定顺序而后关闭的开关元件或先打开的开关元件中产生开关损失。根据上述电源系统，在具备两个直流电源的电源系统的电力变换中，能够实现抑制开关元件间的电力损失的不均的开关控制。其结果是，通过使开关元件间的发热量均匀化，能够实现低成本化。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的电源系统的结构的电路图。图2是表示图1所示的负载的构成例的概略图。图3是表示基本的升压斩波电路的结构的电路图。图4是图3所示的升压斩波电路的工作波形图。图5是图1所示的电力变换器的并联升压模式下的第1等效电路图。图6是表示图5所示的等效电路图中的各直流电源的下臂接通时的电流路径的电路图。图7是表示图5所示的等效电路图中的各直流电源的上臂接通时的电流路径的电路图。图8是图1所示的电力变换器的并联升压模式下的第2等效电路图。图9是表示图8所示的等效电路图中的各直流电源的下臂接通时的电流路径的电路图。图10是表示图8所示的等效电路图中的各直流电源的上臂接通时的电流路径的电路图。图11表示使用第1臂以及第2臂的升压斩波电路的各臂通断与开关元件的通断的对应关系。图12是表示在实施方式1的电力变换器并联升压模式下用于对各开关元件进行通断控制的门逻辑式的一览的图表。图13是用于说明图1所示的电力变换器的并联升压模式下的直流电源的输出控制例的功能框图。图14是用于说明PWM控制的工作的波形图。图15是表示并联升压模式下的开关模式的一览的图表。图16是说明实施方式1的电力变换器中的电抗器电流的方向的组合的概念图。图17是说明第2臂形成时的电流举动的电路图。图18是用于说明适用了电流相位控制的PWM控制的工作的波形图。图19是用于说明适用了电流相位控制的情况下的各开关元件的电力损失的波形图(再生时)。图20是说明再生工作时的电力变换器10中的第2臂形成时的电流举动的电路图。图21是用于说明实施方式1的开关控制的适用时的各开关元件的电力损失的波形图(再生时)。图22是在实施方式1的开关控制的适用时(图21)和非适用时(图19)之间比较开关损失的概念图。图23是电抗器电流的大小关系与图19相反时的波形图(实施方式1的开关控制的非适用时)。图24是电抗器电流的大小关系与图21相反时的波形图(实施方式1的开关控制的适用时)。图25是在图23和图24之间比较开关损失的概念图。图26是用于说明适用了与图19同样的电流相位控制的情况下的各开关元件的电力损失的波形图(功率输出时)。图27是用于说明与图21同样的开关控制的适用时的各开关元件的电力损失的波形图(功率输出时)。图28是在图26和图27之间比较开关损失的概念图。图29是电抗器电流的大小关系与图26相反时的波形图(实施方式1的开关控制的非适用时)。图30是电抗器电流的大小关系与图27相反时的波形图(实施方式1的开关控制的适用时)。图31是在图29和图30之间比较开关损失的概念图。图32是对功率输出工作及再生工作、以及IL1及IL2的大小关系的组合各自的开关损失进行比较的图表。图33是用于说明实施方式1的开关控制(再生工作时)的适用时的PWM控制的波形图。图34是用于说明实施方式1的变形例的开关控制(功率输出工作时)的适用时的PWM控制的波形图。图35是用于说明实施方式2的电源系统所适用的开关控制的概念图。图36是表示实施方式2的开关控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源系统，是用于控制高电压侧的第1电力线与低电压侧的第2电力线之间的直

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.01 JP 2015-1720551.一种电源系统，是用于控制高电压侧的第1电力线与低电压侧的第2电力线之间的直流电压的电源系统，具备：第1直流电源；第2直流电源；电力变换器，其用于在所述第1直流电源以及所述第2直流电源与所述第1电力线以及所述第2电力线之间执行直流电压变换；以及控制装置，其用于控制所述电力变换器的工作，所述电力变换器包括：第1半导体元件，其电连接在所述第1电力线与第1节点之间；第1电抗器，其在所述第1节点与所述第2电力线之间，与所述第1直流电源串联地电连接；第2半导体元件，其电连接在所述第2电力线与所述第1节点之间；第2电抗器，其在第2节点与所述第1电力线之间，与所述第2直流电源串联地电连接；第3半导体元件，其电连接在所述第2节点与所述第2电力线之间；第4半导体元件，其电连接在所述第1电力线与所述第2节点之间；以及第5半导体元件，其电连接在所述第1节点与所述第2节点之间，从所述第1半导体元件到所述第5半导体元件的至少一部分，包括构成为根据来自所述控制装置的信号控制电流路径的形成以及遮断的开关元件，经由所述第1电抗器的第1电抗器电流以及经由所述第2电抗器的第2电抗器电流的各电抗器电流，通过对来自所述控制装置的控制信号进行了响应的所述开关元件的通断控制，被控制成在各控制周期中具有多个拐点，所述控制装置具有第1开关控制模式，该第1开关控制模式下，生成所述开关元件的所述控制信号，使得：在所述第1电抗器电流以及所述第2电抗器电流产生的所述多个拐点的至少一部分中，对同时成为打开或关闭的对象的多个所述开关元件赋予时间差来使其按预定顺序打开或关闭，在所述第1开关控制模式下，在被赋予了所述时间差的所述拐点，在按照所述预定顺序而后关闭的开关元件或先打开的开关元件中产生开关损失。2.根据权利要求1所述的电源系统，其中，所述控制装置在所述第1开关控制模式下，在所述第1直流电源和所述第2直流电源双方进行功率输出工作或再生工作的期间，生成所述开关元件的所述控制信号，使得实现所述多个拐点中的所述第1电抗器电流的极大点与所述第2电抗器电流的极小点成为同一定时、或者所述第1电抗器电流的极小点与所述第2电抗器电流的极大点成为同一定时的电流相位。3.根据权利要求2所述的电源系统，其中，所述控制装置还具有第2开关控制模式，该第2开关控制模式下，生成所述开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤成晶，户村修二，柳泽直树，冈村贤树，高松直义，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP