專利名稱:電源系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域:
1本發(fā)明涉及具有多個電源的電源系統(tǒng)以及控制電源系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù):
2日本專利申請公布No. JP-A-2002-176704描述了一種電源控制裝置, 其采用兩種不同電壓系統(tǒng)的多個電池。在一些情況下,采用多個電能存儲 裝置的電源控制裝置(包括JP-A-2002-176704中描述的電源控制裝置)通 過電壓轉(zhuǎn)換器(諸如DC/DC轉(zhuǎn)換器)將第一電能存儲裝置的電壓轉(zhuǎn)換成 第二電能存儲裝置的電壓,由此對第二電能存儲裝置進(jìn)行充電或?qū)㈦姽β?供應(yīng)到其直接電源是第二電能存儲裝置的電負(fù)載。
3但是,在能夠在不同電壓系統(tǒng)之間雙向交換(exchange)電流的上述 現(xiàn)有技術(shù)中,當(dāng)電壓轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換的方向切換到相反方向時,由于切 換操作引起的時滯,電流供應(yīng)瞬時中斷。因此,避免中斷的系統(tǒng)需要有效 的措施來防止中斷。
4與此有關(guān),JP-A-2002-176704描述了用于切換電壓轉(zhuǎn)換方向的條件, 但是其沒有公開或說明上述問題的解決方法。
發(fā)明內(nèi)容
5本發(fā)明提供一種電源系統(tǒng)以及用于電源的方法,其在由電壓轉(zhuǎn)換裝置 切換電壓轉(zhuǎn)換方向時防止電源供應(yīng)的瞬時中斷。
6根據(jù)本發(fā)明電源系統(tǒng)的第一方面的包括一種電源系統(tǒng),其特征在于, 包括第一電壓轉(zhuǎn)換裝置,在從第一電壓系統(tǒng)到第二電壓系統(tǒng)的第一方向 的電壓轉(zhuǎn)換和從所述第二電壓系統(tǒng)到所述第一電壓系統(tǒng)的第二方向的電壓 轉(zhuǎn)換之間進(jìn)行選擇性地切換;以及
第二電壓轉(zhuǎn)換裝置,與所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)連接,其沿所述第
二方向轉(zhuǎn)換電壓。具體而言,在電流沿所述第二方向開始流經(jīng)所述第二電 壓轉(zhuǎn)換裝置后,流經(jīng)所述第一 電壓轉(zhuǎn)換裝置的電流方向從所述第一方向切 換到所述第二方向。
7即,在上述方面的電源系統(tǒng)中,當(dāng)切換第一電壓轉(zhuǎn)換裝置的電流方向 時,僅在電流已經(jīng)沿第二方向開始流經(jīng)第二電壓轉(zhuǎn)換裝置后,將電流的方 向從第一方向切換到第二方向。因此,當(dāng)?shù)谝浑妷恨D(zhuǎn)換裝置中的電功率的 傳遞方向從第一方向切換到第二方向時,電流已經(jīng)開始沿第二方向流經(jīng)第 二電壓轉(zhuǎn)換裝置。因此,本發(fā)明的第二電源系統(tǒng)可以經(jīng)由第一電壓轉(zhuǎn)換裝 置防止電功率供應(yīng)的中斷。
8另外,本發(fā)明第一方面的電源系統(tǒng)還包括故障檢測器,檢測所述第 一電壓系統(tǒng)中的故障;以及切換控制器,如果所述故障檢測器檢測到所述
第一電壓系統(tǒng)中的故障,所述切換控制器輸出命令信號,以將流經(jīng)所述第 一電壓轉(zhuǎn)換裝置的電流方向從所述第一方向切換到所述第二方向。具體而 言,在電流方向已經(jīng)基于所述切換控制器輸出的所述命令信號而從所述第 一方向切換到所述第二方向后,所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置開始使得電流沿所 述第二方向流動,并且,當(dāng)所述第一電壓系統(tǒng)的電壓變得等于或低于預(yù)定 輸出電壓時,所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置開始使得電流沿所述第二方向流動。
9為了使電流沿第二方向流經(jīng)第一電壓轉(zhuǎn)換裝置,需要在檢測到故障后 切換電流的方向。但是,為了使電路沿第二方向流經(jīng)第二電壓轉(zhuǎn)換裝置, 不需要切換電流的方向。因此,如果使得電流沿第二方向流經(jīng)第二電壓轉(zhuǎn) 換裝置,沒有與切換電流方向相關(guān)的時間滯后。即,與使得電流沿第二方 向流經(jīng)第一電壓轉(zhuǎn)換裝置相比,使得電流沿第二方向流經(jīng)第二電壓轉(zhuǎn)換裝 置可以使得電流開始沿第二方向更快速地流動。
10電源系統(tǒng)還包括電流檢測器,檢測沿所述第二方向流經(jīng)所述第二電 壓轉(zhuǎn)換裝置的電流;其中,如果所述電流檢測器檢測到等于或高于預(yù)定值 的電流,則所述故障檢測器判定所述第一電壓系統(tǒng)中已經(jīng)發(fā)生故障。
11如果第一電壓系統(tǒng)中發(fā)生故障,則第一電壓系統(tǒng)的電壓開始下降。因 此,通過檢測流經(jīng)第二電壓轉(zhuǎn)換裝置(設(shè)置用于使得電流在第一電壓系統(tǒng) 的電壓變得等于或低于預(yù)定輸出電壓的時間點開始流動)的電流,可以檢
測第一電壓系統(tǒng)中的任何故障。
12此外,本發(fā)明該方面的電源系統(tǒng)還具有這樣的構(gòu)造,其中,電流沿所 述第二方向流經(jīng)沿所述第二方向具有更大輸出電壓的所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝 置或所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置。另外,為所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置設(shè)定的沿所 述第二方向的目標(biāo)輸出電壓大于為所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置設(shè)定的沿所述第 二方向的目標(biāo)輸出電壓。
13當(dāng)流經(jīng)第一電壓轉(zhuǎn)換裝置的電流方向從第一方向切換到第二方向時, 使得電流沿第二方向流動的電壓轉(zhuǎn)換裝置可以快速地從第二電壓轉(zhuǎn)換裝置 切換到第一電壓轉(zhuǎn)換裝置。即,使得電流沿第二方向流經(jīng)第一電壓轉(zhuǎn)換裝 置被賦予優(yōu)先級,并且使得電流沿第二方向流經(jīng)第二電壓轉(zhuǎn)換裝置可以限 制到較短時間。
14第一電壓轉(zhuǎn)換裝置的具體示例是切換調(diào)節(jié)器,并且第二電壓轉(zhuǎn)換裝置
的具體示例時線性調(diào)節(jié)器或電阻器。
15參考附圖,可以通過下面示例性實施例的描述清楚明白本發(fā)明的上述 以及其它目的、特征和優(yōu)點,其中相似的標(biāo)號用于表示相似的元件,其
中
圖l是示出本發(fā)明的車載電源系統(tǒng)的第一實施例的示意圖。
圖2示出雙向切換調(diào)節(jié)器30的具體示例。
圖3是示出本發(fā)明的車載電源系統(tǒng)的第二實施例的示意圖。
圖4是示出本發(fā)明的車載電源系統(tǒng)的第三實施例的示意圖。
具體實施例方式
16下面,參考附圖,描述本發(fā)明的示例性實施例。圖1是示出本發(fā)明的
車載電源系統(tǒng)的第一實施例的示意圖。安裝車載電源系統(tǒng)的車輛裝配有
作為高壓系統(tǒng)(例如,42v系統(tǒng))的電能存儲裝置的高壓系統(tǒng)電池20、作 為低壓系統(tǒng)(例如,14v系統(tǒng))的電能存儲裝置的低壓系統(tǒng)電池10以及 DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器(DC/DC轉(zhuǎn)換器)70, DC/DC轉(zhuǎn)換器70至少具有降壓(step-down)轉(zhuǎn)換模式和升壓(step-up)轉(zhuǎn)換模式,在降壓轉(zhuǎn)換模式下, DC/DC轉(zhuǎn)換器70將高壓系統(tǒng)的電壓減低成低壓系統(tǒng)的電壓,并由此從高 壓系統(tǒng)將電功率供應(yīng)到低壓系統(tǒng),在升壓轉(zhuǎn)換模式下,DC/DC轉(zhuǎn)換器70 將低壓系統(tǒng)的電壓升高到高壓系統(tǒng)的電壓,并且由此從低壓系統(tǒng)將電功率 供應(yīng)到高壓系統(tǒng)。
17在車輛中存在多個電負(fù)載,并且有時共同存在具有不同電壓系統(tǒng)的電 負(fù)載。高壓系統(tǒng)電池20主要將電功率供應(yīng)到操作于高壓系統(tǒng)的電壓下的 高壓系統(tǒng)負(fù)載60,而低壓系統(tǒng)電池10主要將電功率供應(yīng)到操作于低壓系 統(tǒng)的電壓下的低壓系統(tǒng)負(fù)載50。高壓系統(tǒng)電池20的具體示例是鋰離子電 池,而低壓系統(tǒng)電池10的具體示例是鉛酸電池。與鉛酸電池相比,鋰離 子電池具有更大的功率密度(w/kg或W/l)、更低的內(nèi)阻以及更低的(由 于充電和放電引起的)能耗。低壓系統(tǒng)電池IO和高壓系統(tǒng)電池20可以是 鎳氫電池和雙電層電容器,或者可以是鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池 和雙電層電容器的適當(dāng)組合。
18低壓系統(tǒng)電池IO通過低壓系統(tǒng)電源線19連接到通過將動能轉(zhuǎn)換成電 能來產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)21。發(fā)電機(jī)21使用行駛車輛的發(fā)動機(jī)的輸出來產(chǎn) 生電功率。發(fā)電機(jī)21產(chǎn)生的電功率被供應(yīng)到第一系統(tǒng)負(fù)載50,或者用于 對低壓系統(tǒng)電池10進(jìn)行充電。功率可以經(jīng)由下述的DC/DC轉(zhuǎn)換器70供 應(yīng)到高壓系統(tǒng)負(fù)載60。發(fā)電機(jī)21的具體示例是交流發(fā)電機(jī)。隨著發(fā)動機(jī) 的轉(zhuǎn)速增大,交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電功率的量也增大。另外,低壓系統(tǒng)電池 10等的充電還可以通過馬達(dá)(電動馬達(dá))的再生操作來實現(xiàn)。因此,發(fā)電 機(jī)21可以是能夠再生控制的馬達(dá)。例如,為了確保車輛的制動力,通過 連接到車輪驅(qū)動軸的馬達(dá)的再生控制,可以經(jīng)由逆變器進(jìn)行低壓系統(tǒng)電池 10的充電或?qū)㈦姽β使?yīng)到低壓系統(tǒng)負(fù)載50。
19此外,在發(fā)電機(jī)21的停止?fàn)顟B(tài)期間,電功率可以從低壓系統(tǒng)電池10 供應(yīng)到低壓系統(tǒng)負(fù)載50。例如,在其中發(fā)動機(jī)停止并且交流發(fā)電機(jī)處于非 操作狀態(tài)的車輛停車狀態(tài)期間所需的電功率可以由低壓系統(tǒng)電池10供 應(yīng)。
20高壓系統(tǒng)電池20上的高壓系統(tǒng)負(fù)載60的示例包括電子轉(zhuǎn)向裝置
(EPS),其同使得電動馬達(dá)根據(jù)轉(zhuǎn)向狀態(tài)產(chǎn)生輔助力來輔助駕駛者的轉(zhuǎn) 向操作;以及電子穩(wěn)定控制裝置(電子STB),其通過電動馬達(dá)根據(jù)車輛 在側(cè)向上的加速來調(diào)節(jié)車輛的側(cè)傾角等。EPS具有是電動馬達(dá)的EPS馬達(dá) 和驅(qū)動EPS馬達(dá)的逆變器。電子STB具有是電動馬達(dá)的電子STB馬達(dá)和 驅(qū)動電子STB馬達(dá)的逆變器。
21低壓系統(tǒng)電池10上的低壓系統(tǒng)負(fù)載50的示例包括發(fā)動機(jī)控制裝 置;制動控制裝置;空調(diào);頭燈;后除霧器;后窗雨刷;后視鏡加熱器; 車座加熱器;音響;燈;點煙器插座;各種ECU (電子控制單元)以及電 磁閥。低壓系統(tǒng)負(fù)載50并聯(lián)連接到低壓系統(tǒng)電池10和發(fā)電機(jī)21,并且還 連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器70的低壓系統(tǒng)電池端子71 。
22作為低壓系統(tǒng)電池10上的低壓系統(tǒng)負(fù)載,存在冗余目標(biāo)負(fù)載51。冗 余目標(biāo)負(fù)載51是需要一定電平或更高電平的連續(xù)供電的電負(fù)載(例如, 線控轉(zhuǎn)向、電子制動裝置、緊急報警裝置)。即,冗余目標(biāo)負(fù)載51是即 使在低壓系統(tǒng)電源(包括低壓系統(tǒng)電池10和發(fā)電機(jī)21)或低壓系統(tǒng)電源 線19中發(fā)生故障或失效時亦需要連續(xù)供電的電負(fù)載。冗余目標(biāo)負(fù)載51并 聯(lián)連接到低壓系統(tǒng)電池10和發(fā)電機(jī)21,并且還連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器70 的低壓系統(tǒng)電池端子71。此外,冗余目標(biāo)負(fù)載51通過目標(biāo)冗余負(fù)載電源 線39連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器70的冗余目標(biāo)負(fù)載電源供應(yīng)端子72,使得即 使低壓系統(tǒng)電源或低壓系統(tǒng)電源線19中發(fā)生故障或失效,冗余目標(biāo)負(fù)載 51亦由DC/DC轉(zhuǎn)換器70供應(yīng)電功率。DC/DC轉(zhuǎn)換器70的冗余目標(biāo)負(fù)載 電源供應(yīng)端子72經(jīng)由二極管38連接到雙向切換調(diào)節(jié)器30的低壓系統(tǒng)端子 (其與DC/DC轉(zhuǎn)換器70的低壓系統(tǒng)電池端子71的電勢相同)。因為冗 余目標(biāo)負(fù)載51設(shè)置有二極管52,所以通過冗余目標(biāo)負(fù)載電源線39供應(yīng)到 冗余目標(biāo)負(fù)載的電流不流到低壓系統(tǒng)電源線19。因為設(shè)置二極管38,所 以通過低壓系統(tǒng)電源線19供應(yīng)到冗余目標(biāo)負(fù)載51的電流不流到冗余目標(biāo) 負(fù)載電源線39。
23使用內(nèi)置雙向切換調(diào)節(jié)器30的DC/DC轉(zhuǎn)換器70 (為電壓轉(zhuǎn)換裝置) 進(jìn)行高壓系統(tǒng)電池20的電壓的降低轉(zhuǎn)換并將降低的電壓經(jīng)由低壓系統(tǒng)電 池10上的低壓負(fù)載系統(tǒng)電池端子71輸出到冗余目標(biāo)負(fù)載電源供應(yīng)端子
72,或者對低壓系統(tǒng)電池10的電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換并且將升高的電壓輸出 到高壓系統(tǒng)電池20上的高壓系統(tǒng)電池端子73。該雙向切換調(diào)節(jié)器30由計 算機(jī)40控制。
24計算機(jī)40將DC/DC轉(zhuǎn)換器70的操作模式設(shè)定到降壓模式、升壓模 式和停止模式中的一種,在降壓模式中,DC/DC轉(zhuǎn)換器70將高壓系統(tǒng)電 池20的電壓降低并將降壓輸出到低壓系統(tǒng)電池10;在升壓模式中, DC/DC轉(zhuǎn)換器70將低壓系統(tǒng)電池10的電壓升高并將升高的電壓輸出到高 電壓系統(tǒng)電池20;在停止模式中,電壓轉(zhuǎn)換和輸出都停止。S口,通過向雙 向切換調(diào)節(jié)器30提供切換命令信號(即,命令將電壓轉(zhuǎn)換方向設(shè)定到其 中低壓系統(tǒng)電池10的電壓被升高然后被供應(yīng)到高壓系統(tǒng)電池20的"升壓 方向"的信號,以及命令將電壓轉(zhuǎn)換方向設(shè)定到其中高壓系統(tǒng)電池20的 電壓被降低然后被供應(yīng)到低壓系統(tǒng)電池10的"降壓方向"的信號)以有 選擇地切換電壓轉(zhuǎn)換方向,計算機(jī)40控制雙向切換調(diào)節(jié)器30的操作方向 (電壓轉(zhuǎn)換方向)。
25計算機(jī)40還控制DC/DC轉(zhuǎn)換器70的低壓系統(tǒng)電池端子71的輸出電 壓。計算機(jī)40根據(jù)DC/DC轉(zhuǎn)換器70的低壓系統(tǒng)電池端子71的目標(biāo)輸出 電壓(即,預(yù)定輸出電壓,例如13.5v-14.5v范圍中的電壓值)(該目標(biāo)輸 出電壓作為命令供應(yīng)到計算機(jī)40)或者根據(jù)由計算機(jī)40基于車輛的操作 狀態(tài)(例如,車輛的加速狀態(tài)、穩(wěn)定行駛狀態(tài)、發(fā)動機(jī)的空轉(zhuǎn)操作狀態(tài)、 空轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài))、發(fā)電機(jī)21的發(fā)電狀態(tài)以及各個電池的狀態(tài)等設(shè)定的低 壓系統(tǒng)電池端子71的目標(biāo)輸出電壓控制低壓系統(tǒng)電池端子71的輸出電 壓。基于低壓系統(tǒng)電池端子71的目標(biāo)輸出電壓,計算機(jī)40提供將雙向切 換調(diào)節(jié)器30的電壓轉(zhuǎn)換方向設(shè)定到降壓方向的切換命令信號。雙向切換 調(diào)節(jié)器30基于切換命令信號將高壓系統(tǒng)電池20的電壓降低到目標(biāo)輸出電 壓,并將其輸出到低壓系統(tǒng)電池10。因此,根據(jù)目標(biāo)輸出電壓(或發(fā)電機(jī) 21產(chǎn)生的電壓)對高壓系統(tǒng)電池20進(jìn)行放電。
26在空轉(zhuǎn)停止期間或當(dāng)高壓系統(tǒng)電池20過充電時,可以執(zhí)行低壓系統(tǒng) 電池端子71的輸出電壓的控制。因此,在空轉(zhuǎn)停止期間,取代低壓系統(tǒng) 電池10,高壓系統(tǒng)電池20充當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)負(fù)載和冗余目標(biāo)負(fù)載51的電源,
并且防止低壓系統(tǒng)電池10的壽命降低。此外,在高壓系統(tǒng)電池20的過充 電期間,促進(jìn)高壓系統(tǒng)電池20的放電,并且可解決高壓系統(tǒng)電池20的過 充電狀態(tài)。
27類似地,計算機(jī)40控制DC/DC轉(zhuǎn)換器70的高壓系統(tǒng)電池端子73的 輸出電壓。計算機(jī)40根據(jù)DC/DC轉(zhuǎn)換器70的高壓系統(tǒng)電池端子73的目 標(biāo)輸出電壓(即,預(yù)定輸出電壓,例如40.5v-43.5v范圍中的電壓值)(其 作為命令供應(yīng)到計算機(jī)40)或者根據(jù)由計算機(jī)40基于車輛的操作狀態(tài) (例如,車輛的加速狀態(tài)、穩(wěn)定行駛狀態(tài)、發(fā)動機(jī)的空轉(zhuǎn)操作狀態(tài)、空轉(zhuǎn) 停止?fàn)顟B(tài))、發(fā)電機(jī)21的發(fā)電狀態(tài)以及各個電池的狀態(tài)等設(shè)定的其目標(biāo) 輸出電壓控制高壓系統(tǒng)電池端子73的輸出電壓。基于高壓系統(tǒng)電池端子 73的目標(biāo)輸出電壓,計算機(jī)40供應(yīng)將雙向切換調(diào)節(jié)器30的電壓轉(zhuǎn)換方向 設(shè)定到升壓方向的切換命令信號。雙向切換調(diào)節(jié)器30基于切換命令信號 將低壓系統(tǒng)電池10的電壓升高到目標(biāo)輸出電壓,并將其輸出到高壓系統(tǒng) 電池20。因此,根據(jù)目標(biāo)輸出電壓實現(xiàn)對高壓系統(tǒng)電池20的充電。
28在車輪下穩(wěn)定行駛狀態(tài)、發(fā)動機(jī)的空轉(zhuǎn)操作或車輛的減速(再生制動 操作)期間,可以執(zhí)行高壓系統(tǒng)電池端子73的輸出電壓的控制。此時, 還可以根據(jù)高壓系統(tǒng)電池端子73的目標(biāo)輸出電壓和發(fā)電機(jī)21的產(chǎn)生的電 壓對低壓系統(tǒng)電池IO進(jìn)行充電。
29然后,當(dāng)計算機(jī)收到停止雙向切換調(diào)節(jié)器30的操作的控制信號時或 當(dāng)停止將上述切換命令信號供應(yīng)到計算機(jī)40時,計算機(jī)40停止雙向切換 調(diào)節(jié)器30的操作。在車輛加速期間,可以執(zhí)行雙向切換調(diào)節(jié)器30的停止 操作。
30根據(jù)車輛的操作狀態(tài)(例如,車輛的加速狀態(tài)、穩(wěn)定行駛狀態(tài)、發(fā)動 機(jī)的空轉(zhuǎn)操作狀態(tài)、空轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài))、發(fā)電機(jī)21的發(fā)電狀態(tài)以及各個電 池的狀態(tài)等,可以從上述操作模式中選擇適當(dāng)?shù)腄C/DC轉(zhuǎn)換器70的操作 模式。例如,如上所述,如果高壓系統(tǒng)電池20被過充電,則可以執(zhí)行降 壓模式,以促進(jìn)高壓系統(tǒng)電池20的放電。此外,在空轉(zhuǎn)停止?fàn)顟B(tài)(即, 發(fā)電機(jī)21不產(chǎn)生電功率)期間,可以應(yīng)用降壓模式,以防止低壓系統(tǒng)電 池10的壽命的降低。此外,在車輛的穩(wěn)定行駛、發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)操作或再生
制動操作期間,可以應(yīng)用升壓模式,而在車輛加速期間,可以應(yīng)用停止模 式。
31因此,在監(jiān)控從ECU (未示出)獲得的信息(例如,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā) 電機(jī)21的發(fā)電狀態(tài))或各種傳感器(諸如,加速器踏板傳感器等)的輸 出值的同時,如果車輛等的操作狀態(tài)達(dá)到預(yù)定狀態(tài),DC/DC轉(zhuǎn)換器70應(yīng) 用于車輛等的操作狀態(tài)一致的操作模式(即,如果滿足預(yù)定切換狀態(tài),應(yīng) 用DC/DC轉(zhuǎn)換器70的操作模式之間的切換)。
32圖2示出應(yīng)用DC/DC轉(zhuǎn)換器70的操作模式的切換的雙向切換調(diào)節(jié)器 30的具體示例。雙向切換調(diào)節(jié)器30由切換元件31a-31d (諸如功率二極管 等)、電感器32、低壓系統(tǒng)濾波電容器33以及高壓系統(tǒng)濾波電容器34形 成,以形成橋接電路。橋接電路具有連接低壓系統(tǒng)電池10和高壓系統(tǒng)電 池20的一個電流路徑。圖2中的電流路徑的左側(cè)端部連接到低壓系統(tǒng)電 池端子71 (見圖1),而圖2中其右側(cè)端部連接到高壓系統(tǒng)電池端子73 (見圖1)。具體而言,電感器32串聯(lián)連接到連接低壓系統(tǒng)電池端子71 和高壓系統(tǒng)電池端子73的線路。低壓系統(tǒng)濾波電容器33和高壓系統(tǒng)濾波 電容器34都能夠存儲由低壓系統(tǒng)電池10的發(fā)電機(jī)21供應(yīng)的電功率或由高 壓系統(tǒng)電池20供應(yīng)的電功率,并且能夠?qū)﹄姽β史烹姟?br>
33由圖2中所示的橋接電路構(gòu)成的雙向切換調(diào)節(jié)器30由計算機(jī)40驅(qū) 動。具體而言,計算機(jī)40連接到切換元件31a-31d中每一個的柵極,并且 驅(qū)動切換元件31a-31d中的每一個。計算機(jī)40以預(yù)定方式驅(qū)動切換元件 31a-31d,以實現(xiàn)從低壓系統(tǒng)電壓到高壓系統(tǒng)電壓的升壓轉(zhuǎn)換或從高壓系統(tǒng) 電壓到低壓系統(tǒng)電壓的降壓轉(zhuǎn)換。切換元件31a-31d的每一個根據(jù)來自計 算機(jī)40的驅(qū)動信號進(jìn)行切換操作。
34為了將DC/DC轉(zhuǎn)換器70的操作模式設(shè)定成升壓模式,計算機(jī)40首 先基于高壓系統(tǒng)電池端子73的目標(biāo)輸出值設(shè)定切換元件31a-31d的占空 比,并基于設(shè)定的占空比接通切換元件31a、 31d并關(guān)閉切換元件31b、 31c。當(dāng)切換元件31a、 31d接通而切換元件31b、 31c關(guān)閉時,電感器32 中的電流從低壓系統(tǒng)向高壓系統(tǒng)流動,使得電功率存儲在電感器32中。 在電功率存儲在電感器32中時,計算機(jī)40根據(jù)設(shè)定的占空比關(guān)閉切換元
件31a、 31d并且接通切換元件31b、 31c。當(dāng)切換元件31a、 31d關(guān)閉并且 切換元件31b、 31c接通時,存儲在電感器32中的電功率被充電到濾波電 容器34,使得高于低壓系統(tǒng)電池10的電壓的濾波電壓輸出到高壓系統(tǒng)電 池20。
35此外,為了將DC/DC轉(zhuǎn)換器70的操作模式轉(zhuǎn)換到降壓模式,計算機(jī) 40基于低壓系統(tǒng)電池端子71的目標(biāo)輸出電壓設(shè)定切換元件31a-31d的占空 比,并根據(jù)設(shè)定的占空比關(guān)閉切換元件31a、 31d和接通切換元件31b、 31c。當(dāng)切換元件31a、 31d關(guān)閉并且切換元件31b、 31c接通時,電感器 32中電流從高壓系統(tǒng)朝向低壓系統(tǒng)流動,使得電功率存儲在電感器32 中。在電功率存儲在電感器32中時,計算機(jī)40根據(jù)設(shè)定的占空比接通切 換元件31a、 31d并且接通切換元件31b、 31c。當(dāng)切換元件31a、 31d接通 并且切換元件31b、 31c關(guān)閉時,存儲在電感器32中的電功率被充電到濾 波電容器33,使得低于高壓系統(tǒng)電池20的電壓的濾波電壓輸出到低壓系 統(tǒng)電池10。
36因此,由于DC/DC轉(zhuǎn)換器70的電壓轉(zhuǎn)換功能,可以降低高壓系統(tǒng)電 池20的電壓并由此將電功率供應(yīng)到低壓系統(tǒng)負(fù)載50或?qū)Φ蛪合到y(tǒng)電池10 充電,并且還可以升高低壓系統(tǒng)電池10的電壓并由此將電功率供應(yīng)到高 壓系統(tǒng)負(fù)載60或?qū)Ω邏合到y(tǒng)電池20充電,另外還可以停止電壓轉(zhuǎn)換,使 得不進(jìn)行電功率的供應(yīng)。
37另外,計算機(jī)40由多個電路元件構(gòu)成,諸如存儲控制程序和控制數(shù) 據(jù)的ROM、用于暫時存儲控制程序的處理數(shù)據(jù)的RAM、執(zhí)行控制程序的 CPU、用于和外部交換數(shù)據(jù)的輸入/輸出接口等。計算機(jī)40可以是設(shè)置在 DC/DC轉(zhuǎn)換器70外部的計算機(jī),而不是設(shè)置在DC/DC轉(zhuǎn)接器70內(nèi)部的 計算機(jī)。
38冗余目標(biāo)負(fù)載51經(jīng)由冗余目標(biāo)負(fù)載電源線39連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器 70的冗余目標(biāo)負(fù)載電源供應(yīng)端子72,因此,即使低壓系統(tǒng)電源或高壓系 統(tǒng)電源線19中發(fā)生故障(諸如斷路失效、斷路失效等)時,如上所述可 以持續(xù)地從DC/DC轉(zhuǎn)換器70供應(yīng)一定電平或更高電平的電功率。
39但是,因為在通過使用雙向切換調(diào)節(jié)器30切換電壓轉(zhuǎn)換的方向的過
程中電流的方向被反向,或者因為切換電壓轉(zhuǎn)換方向需要一定量的時間, 電功率的供應(yīng)中發(fā)生瞬時中斷。例如,當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)電源等發(fā)生故障時,在
DC/DC轉(zhuǎn)換器70從升壓模式切換到降壓模式以將電功率供應(yīng)到低壓系統(tǒng) 之前發(fā)生幾毫秒的時間遲滯。在時間遲滯期間,在檢測到故障后,沒有電 功率供應(yīng)到低壓系統(tǒng)負(fù)載50或冗余目標(biāo)負(fù)載51。因此,如果連接需要持 續(xù)供應(yīng)一定電平或更高的電功率的電負(fù)載(諸如,冗余目標(biāo)負(fù)載51),需 要提供用于防止當(dāng)切換雙向切換調(diào)節(jié)器30的電壓轉(zhuǎn)換方向時發(fā)生的電功 率供應(yīng)的瞬時中斷的措施。
40為了采取這樣的對策,本實施例的車載電源系統(tǒng)包括線性調(diào)節(jié)器35 和二極管"或"電路36。
41線性調(diào)節(jié)器(串聯(lián)調(diào)節(jié)器)35降低高于系統(tǒng)電池20的電壓,并將降 低的電壓輸出到低壓系統(tǒng)電池10。線性調(diào)節(jié)器35的高壓系統(tǒng)電池20輸入 端子連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器70的高壓系統(tǒng)電池端子73。線性調(diào)節(jié)器35的 低壓系統(tǒng)電池10輸入端子連接到二極管"或"電路36的二極管37的陽 極。線性調(diào)節(jié)器35在高壓系統(tǒng)電池20輸入端子和低壓系統(tǒng)電池IO輸出端 子之間具有功率晶體管,并將功率晶體管用作可變電阻,以調(diào)節(jié)低壓系統(tǒng) 電池10的輸出端子的輸出電壓,使得其輸出電壓變?yōu)槌?shù)(集中到目標(biāo) 輸出電壓)。線性調(diào)節(jié)器35的低壓系統(tǒng)電池輸出端子的目標(biāo)輸出電壓被 設(shè)定在比冗余目標(biāo)負(fù)載51正常操作需要的電壓的最小操作電壓高并且比 雙向切換調(diào)節(jié)器30的低壓系統(tǒng)電池端子71的目標(biāo)輸出電壓低的值。例 如,與低壓系統(tǒng)的電源電壓對應(yīng),如果冗余目標(biāo)負(fù)載51的最小操作電壓 為10v并且雙向切換調(diào)節(jié)器30的低壓系統(tǒng)電池端子71的目標(biāo)輸出電壓為 14v,則線性調(diào)節(jié)器35的低壓系統(tǒng)電池輸出端子的目標(biāo)輸出電壓被設(shè)定為 llv。
42二極管"或"電路36由二極管37、 38構(gòu)成。雙向切換調(diào)節(jié)器30的低 壓輸出電壓被輸入到二極管"或"電路36的二極管38,并且線性調(diào)節(jié)器 35的輸出電壓被輸入到二極管"或"電路36的二極管37。 二極管"或" 電路36的輸出端子,經(jīng)由冗余目標(biāo)負(fù)載電源線39連接到冗余目標(biāo)負(fù)載 51。
43計算機(jī)40基于檢測線性調(diào)節(jié)器35的輸出電流的電流傳感器84的輸出 值計算線性調(diào)節(jié)器35的輸出電流。此外,計算機(jī)40基于檢測低壓系統(tǒng)電 源線19的電壓的電壓傳感器80計算低壓系統(tǒng)電源線19的電壓值。此外, 計算機(jī)還基于檢測二極管"或"電路36的輸出電壓(冗余目標(biāo)負(fù)載電源 線39的電壓)的電壓傳感器82的輸出值計算二極管"或"電路36的輸出 電壓值。計算機(jī)40使用線性調(diào)節(jié)器35的輸出電流值、低壓系統(tǒng)電源線19 的電壓值以及冗余目標(biāo)負(fù)載電源線39的電壓值中的至少一個,以計算用 于設(shè)定電壓轉(zhuǎn)換方向的切換命令信號,并將信號輸出到雙向切換調(diào)節(jié)器 30。
44現(xiàn)在,描述本實施例的車載電源系統(tǒng)的低壓系統(tǒng)電源或低壓系統(tǒng)電源 線19中發(fā)生故障時進(jìn)行的操作。
45如果在DC/DC轉(zhuǎn)換器70的升壓模式期間第一系統(tǒng)電源等中發(fā)生電功 率供應(yīng)性能降低的故障(諸如,斷路失效等),低壓系統(tǒng)電源線19的電 壓開始從可以由發(fā)電機(jī)21調(diào)節(jié)的14v的低壓系統(tǒng)電源電壓下降。隨著低 壓系統(tǒng)電源線19的電壓下降,施加到冗余目標(biāo)負(fù)載51的電壓也下降。然 后,當(dāng)?shù)蛪合到y(tǒng)電源線19的電壓低于線性調(diào)節(jié)器35的目標(biāo)輸出電壓,基 于二極管"或"電路36的兩個二極管的"或"判斷,開始從線性調(diào)節(jié)器 35經(jīng)由二極管37到冗余目標(biāo)負(fù)載51的電功率供應(yīng)(電氣化)。
46如果檢測線性調(diào)節(jié)器35的輸出電流值大于或等于預(yù)定電流值(只要 其是可以經(jīng)由線性調(diào)節(jié)器35檢測到電流通過的任何值),計算機(jī)40認(rèn)為 已經(jīng)發(fā)生低壓系統(tǒng)電源等的電功率供應(yīng)性能下降的故障,并且向雙向切換 調(diào)節(jié)器30輸出用于將電壓轉(zhuǎn)換切換到降壓方向的切換命令信號。如上所 述,設(shè)置這樣的電路結(jié)構(gòu),當(dāng)發(fā)生低壓系統(tǒng)電源的電功率供應(yīng)性能下降的 故障并且因此低壓系統(tǒng)電源線19的電壓變得低于線性調(diào)節(jié)器35的設(shè)定輸 出電壓時,電流流經(jīng)線性調(diào)節(jié)器35。或者,計算機(jī)40可以被這樣設(shè)計, 使得如果電壓傳感器80檢測到低壓系統(tǒng)電源線19的電壓值低于或等于預(yù) 定電壓值(即,至少滿足電壓值應(yīng)大于或等于冗余目標(biāo)負(fù)載51的最小操 作電壓并且二極管52的電壓降低量已經(jīng)被計算在內(nèi)的要求),則計算機(jī) 40認(rèn)為已經(jīng)發(fā)生低壓系統(tǒng)電源等的電功率供應(yīng)性能降低的故障,并且向雙
向切換調(diào)節(jié)器30輸出用于將電壓轉(zhuǎn)換切換到降壓方向的切換命令信號。 這是因為,如果發(fā)生低壓系統(tǒng)電源等的電功率供應(yīng)性能降低的故障,則低
壓系統(tǒng)電源線19的電壓降低?;蛘?,如果電壓傳感器82檢測到冗余目標(biāo) 電源線39的電壓低于或等于預(yù)定電壓值(即,至少滿足電壓值應(yīng)大于或 等于冗余目標(biāo)負(fù)載51的最小操作電壓的要求),則計算機(jī)40認(rèn)為已經(jīng)發(fā) 生低壓系統(tǒng)電源等的電功率供應(yīng)性能降低的故障,并且向雙向切換調(diào)節(jié)器 30輸出用于將電壓轉(zhuǎn)換切換到降壓方向的切換命令信號。這是因為,如果 發(fā)生低壓系統(tǒng)電源等的電功率供應(yīng)性能降低的故障,則冗余目標(biāo)電源線39 的電壓降低?;蛘?,基于可以認(rèn)為低壓系統(tǒng)電源等的電功率供應(yīng)性能已經(jīng) 降低的一些上述條件的組合,用于將電壓轉(zhuǎn)換切換到降壓方向的切換命令 信號可以被輸出到雙向切換調(diào)節(jié)器30。由于關(guān)于通過使用上述條件的組合 的低壓系統(tǒng)電源的電功率供應(yīng)性能等的冗余判斷,提高雙向切換調(diào)節(jié)器30 的電壓轉(zhuǎn)換方向的切換控制的可靠性。
47基于用于將電壓轉(zhuǎn)換切換到降壓方向的電壓轉(zhuǎn)換的切換命令信號的輸 入,雙向切換調(diào)節(jié)器30將電壓轉(zhuǎn)換方向從升壓方向切換到降壓方向,并 且開始共用高于線性調(diào)節(jié)器35的目標(biāo)輸出電壓的電壓(雙向切換調(diào)節(jié)器 30的低壓系統(tǒng)電池端子71的目標(biāo)輸出電壓)處的電功率。雙向切換調(diào)節(jié) 器30的低壓系統(tǒng)電池端子71的目標(biāo)輸出電壓被設(shè)定到高于線性調(diào)節(jié)器35 的目標(biāo)輸出電壓的電壓。因此,當(dāng)雙向切換調(diào)節(jié)器30的電壓轉(zhuǎn)換方向切 換到降壓方向時,停止從線性調(diào)節(jié)器35經(jīng)由二極管37到冗余目標(biāo)負(fù)載51 的電功率供應(yīng)(電氣化),并且基于二極管"或"電路36的二極管37、 38的"或"判斷,開始從雙向切換調(diào)節(jié)器30經(jīng)由二極管38到冗余目標(biāo)負(fù) 載51的電功率供應(yīng)(電氣化)。
48期望僅在高壓系統(tǒng)電池20的剩余電荷量高于或等于預(yù)定值時執(zhí)行將 電功率傳遞到低壓系統(tǒng)。這防止在高壓系統(tǒng)電池20的剩余電荷量較小時 由執(zhí)行將電功率傳遞到低壓系統(tǒng)而引起的高壓系統(tǒng)的電功率供應(yīng)性能的降 低。僅在高壓系統(tǒng)負(fù)載60不操作時,執(zhí)行到低壓系統(tǒng)的電功率傳遞。這 防止高壓系統(tǒng)負(fù)載60的不穩(wěn)定操作(具體而言,其功耗較大的電負(fù)載, 諸如EPS等)。
49因此,構(gòu)造本實施例的車載電源系統(tǒng),使得在電流經(jīng)由線性調(diào)節(jié)器35 沿降壓方向流動后經(jīng)由雙向切換調(diào)節(jié)器30流動的電流方向從升壓方向切
換到降壓方向。因此,可以防止這樣的狀態(tài)的發(fā)生當(dāng)雙向切換調(diào)節(jié)器30
的電功率傳遞的方向從升壓方向切換到降壓方向時,由于低壓系統(tǒng)電源等
的電功率供應(yīng)性能的降低,到冗余目標(biāo)負(fù)載51的電功率供應(yīng)瞬時降低或 停止。
50在經(jīng)由雙向切換調(diào)節(jié)器30流動的電流方向從升壓方向切換到降壓方 向后,自動快速地進(jìn)行經(jīng)由雙向切換調(diào)節(jié)器30而不是經(jīng)由線性調(diào)節(jié)器35 的電功率供應(yīng)。因此,線性調(diào)節(jié)器35的操作時間非常短。與切換調(diào)節(jié)器 相比,線性調(diào)節(jié)器具有組成部件較少和便宜的優(yōu)點,但是其具有釋放大量 熱量并且因此需要較大的散熱器的缺點。但是,因為線性調(diào)節(jié)器的使用主 要局限于切換雙向切換調(diào)節(jié)器30的電壓切換方向時,所以相當(dāng)小的散熱 器就夠了,并且因此與切換調(diào)節(jié)器相比,線性調(diào)節(jié)器30的尺寸可以更小 并且成本更低。
51圖3是示出本發(fā)明車載電源系統(tǒng)的第二實施例。第二實施例的車載電 源系統(tǒng)與第一實施例的車載電源系統(tǒng)的不同之處在于發(fā)電機(jī)21和冗余 目標(biāo)負(fù)載51被設(shè)定為高壓系統(tǒng);以及并聯(lián)連接到雙向切換調(diào)節(jié)器30的調(diào) 節(jié)器不是線性調(diào)節(jié)器,而是由切換調(diào)節(jié)器45所取代。
52與假設(shè)低壓系統(tǒng)電源或低壓系統(tǒng)電源線19中發(fā)生故障(諸如,斷路 失效、短路失效等)構(gòu)造的第一實施例的車載電源系統(tǒng)類似,第二實施例 的車載電源系統(tǒng)具有這樣的構(gòu)造,其中冗余目標(biāo)負(fù)載51經(jīng)由冗余目標(biāo)負(fù) 載電源線39連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器70的冗余目標(biāo)負(fù)載電功率供應(yīng)端子 72,使得即使高壓系統(tǒng)電源或高壓系統(tǒng)電源線29中發(fā)生故障(諸如斷路 失效、短路失效等),也從DC/DC轉(zhuǎn)換器70持續(xù)供應(yīng)一定電平或更高的 電功率。
53但是,與第一實施例的情況一樣,因為在通過使用雙向切換調(diào)節(jié)器30 切換電壓轉(zhuǎn)換方向過程中電流方向被反向,或者因為切換電壓轉(zhuǎn)換方向需 要時間量,電源供應(yīng)中發(fā)生瞬時中斷。例如,當(dāng)高壓系統(tǒng)電源等中發(fā)生故 障時,在DC/DC轉(zhuǎn)換器70從降壓模式切換到升壓模式以確保為高壓系統(tǒng)
供應(yīng)電源之前,發(fā)生幾毫秒的時間遲滯。在時間遲滯期間,在檢測到故障
后,沒有電功率供應(yīng)到高壓系統(tǒng)負(fù)載60或冗余目標(biāo)負(fù)載51。因此,如果
連接需要持續(xù)供應(yīng)一定電平或更高的電功率的電負(fù)載(諸如冗余目標(biāo)負(fù)載
51),需要提供防止當(dāng)切換雙向切換調(diào)節(jié)器30的電壓傳方向時發(fā)生電功 率供應(yīng)的瞬時中斷的措施。
54切換調(diào)節(jié)器45升高低壓系統(tǒng)電池10的電壓,并將升高的電壓輸出到 高壓系統(tǒng)電池20。切換調(diào)節(jié)器45的低壓系統(tǒng)電池10輸入端子連接到 DC/DC轉(zhuǎn)換器70的低壓系統(tǒng)電池端子71。切換調(diào)節(jié)器45的高壓系統(tǒng)電 池20的輸出端子連接到二極管"或"電路36的二極管37的陽極。切換調(diào) 節(jié)器45的高壓系統(tǒng)電池輸出端子的目標(biāo)輸出電壓被設(shè)定在比冗余目標(biāo)負(fù) 載51正常操作所需的最小操作電壓高并且比雙向切換調(diào)節(jié)器30的高壓系 統(tǒng)電池端子73的目標(biāo)輸出電壓低的值。例如,與高壓系統(tǒng)的電源電壓對 應(yīng),如果冗余目標(biāo)負(fù)載51的最小操作電壓為41v并且雙向切換調(diào)節(jié)器30 的高壓系統(tǒng)電池端子73的目標(biāo)輸出電壓為43v,則將切換調(diào)節(jié)器45的高 壓系統(tǒng)電池輸出端子的輸出設(shè)定電壓設(shè)定為42v。在切換雙向切換調(diào)節(jié)器 30的電壓轉(zhuǎn)換方向的過程中,切換調(diào)節(jié)器45至少避免電壓轉(zhuǎn)換方向的切 換,并且事先將電壓轉(zhuǎn)換方向設(shè)定到升壓方向。
55二極管"或"電路36由二極管37、 38構(gòu)成。雙向切換調(diào)節(jié)器30的高 壓輸出電壓被輸入到二極管"或"電路36的二極管38,并且切換調(diào)節(jié)器 45的輸出電壓被輸入到二極管"或"電路36的二極管37。 二極管"或" 電路36的輸出端子經(jīng)由冗余目標(biāo)負(fù)載電源線39連接到冗余目標(biāo)負(fù)載51 。
56由計算機(jī)40計算切換調(diào)節(jié)器45的輸出電流。計算機(jī)40基于電流傳感 器84檢測的切換調(diào)節(jié)器45的輸出電流值計算切換調(diào)節(jié)器45的輸出電流。 此外,計算機(jī)可以基于電壓傳感器80檢測的高壓系統(tǒng)電源線29的電壓計 算高壓系統(tǒng)電源線29的電壓值。此外,計算機(jī)40還可以基于檢測二極管 "或"電路36的輸出電壓(冗余目標(biāo)負(fù)載電源線39的電壓)的電壓傳感 器82的輸出值計算二極管"或"電路36的輸出電壓值。計算機(jī)40使用切 換調(diào)節(jié)器45的輸出電流值、高壓系統(tǒng)電源線29的電壓值以及冗余目標(biāo)負(fù) 載電源線39的電壓中的至少一個,以確定用于設(shè)定電壓轉(zhuǎn)換方向的切換
命令信號,并且將信號輸出到雙向切換調(diào)節(jié)器30。
57第二實施例的車載電源系統(tǒng)在高壓系統(tǒng)電源或高壓系統(tǒng)電源線29中 存在故障時進(jìn)行的操作與第一實施例的車載電源系統(tǒng)在低壓系統(tǒng)電源或低 壓系統(tǒng)電源線19中存在故障時進(jìn)行的操作基本上相同,所以在此不再描 述。
58因此,構(gòu)造第二實施例的車載電源系統(tǒng),使得在電流沿升壓方向流經(jīng) 切換調(diào)節(jié)器后流經(jīng)雙向切換調(diào)節(jié)器的電流方向從降壓模式切換到升壓模 式。因此,可以防止發(fā)生這樣的狀態(tài)當(dāng)雙向切換調(diào)節(jié)器30的電功率傳 遞從降壓方向切換到升壓方向時,由于高壓系統(tǒng)電源線等的電功率供應(yīng)性 能的降低,到冗余目標(biāo)負(fù)載51的電功率供應(yīng)瞬時降低或停止。此外,由 于設(shè)置有切換調(diào)節(jié)器45,即使冗余目標(biāo)負(fù)載51連接到高壓系統(tǒng),也可以 使得電流沿升壓方向流動。
59雖然已經(jīng)詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例,但是本發(fā)明并不局限于上 述實施例。相反,在不偏離本發(fā)明范圍的情況下,可以將各種修改或替換 添加到示例性實施例。
60例如,圖4是示出本發(fā)明車載電源系統(tǒng)的第三實施例的示意圖。第三 實施例的車載電源系統(tǒng)與第一實施例的車載電源系統(tǒng)的不同之處在于線 性調(diào)節(jié)器35由電阻元件90所替換。當(dāng)電流流過電阻元件90時,電阻元件 90可以用作電壓轉(zhuǎn)換裝置。在第三實施例的車載電源系統(tǒng)中,電阻元件產(chǎn) 生熱量。因此,如果第三實施例的系統(tǒng)被構(gòu)造成或操作在與第一實施例的 系統(tǒng)基本相同的模式,僅當(dāng)冗余目標(biāo)負(fù)載51是低電功率負(fù)載時,第三實 施例的車載電源系統(tǒng)可以獲得與第一實施例的系統(tǒng)基本相同的效果。與第 一實施例的系統(tǒng)相比,第三實施例的車載電源系統(tǒng)可以實現(xiàn)更便宜的構(gòu) 造。
權(quán)利要求
1、一種電源系統(tǒng),其特征在于,包括第一電壓轉(zhuǎn)換裝置,在從第一電壓系統(tǒng)到第二電壓系統(tǒng)的第一方向的電壓轉(zhuǎn)換和從所述第二電壓系統(tǒng)到所述第一電壓系統(tǒng)的第二方向的電壓轉(zhuǎn)換之間進(jìn)行選擇性地切換;以及第二電壓轉(zhuǎn)換裝置,與所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)連接,其沿所述第二方向轉(zhuǎn)換電壓;其中,在電流沿所述第二方向開始流經(jīng)所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置后,流經(jīng)所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置的電流方向從所述第一方向切換到所述第二方向。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng),還包括 故障檢測器,檢測所述第一電壓系統(tǒng)中的故障;以及 切換控制器,如果所述故障檢測器檢測到所述第一電壓系統(tǒng)中的故障,所述切換控制器輸出命令信號,以將流經(jīng)所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置的電 流方向從所述第一方向切換到所述第二方向;其中,在電流方向已經(jīng)響應(yīng)于所述切換控制器輸出的所述命令信號而 從所述第一方向切換到所述第二方向后,所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置(30)使 得電流沿所述第二方向流動,并且其中,當(dāng)所述第一電壓系統(tǒng)的電壓變得等于或低于預(yù)定輸出電壓時, 所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置開始使得電流沿所述第二方向流動。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng),還包括電流檢測器,檢測沿所述第二方向流經(jīng)所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置的電流;其中,如果所述電流檢測裝置檢測到等于或高于預(yù)定值的電流,則所 述故障檢測器判定所述第一電壓系統(tǒng)中己經(jīng)發(fā)生故障。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l-3中任一項所述的電源系統(tǒng),其中,電流沿所述第二方向流經(jīng)所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置和沿所述第二 方向具有更大輸出電壓的所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置中的一個,并且 其中,為所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置設(shè)定的沿所述第二方向的目標(biāo)輸出電 壓大于為所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置設(shè)定的沿所述第二方向的目標(biāo)輸出電壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-4中任一項所述的電源系統(tǒng),其中,所述第一電壓 轉(zhuǎn)換裝置是切換調(diào)節(jié)器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任一項所述的電源系統(tǒng),其中,所述第二電壓 轉(zhuǎn)換裝置是線性調(diào)節(jié)器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任一項所述的電源系統(tǒng),其中,所述第二電壓 轉(zhuǎn)換裝置是電阻器。
8、 一種用于控制電源系統(tǒng)的方法,其中所述電源系統(tǒng)包括 第一電壓轉(zhuǎn)換裝置,在從第一電壓系統(tǒng)到第二電壓系統(tǒng)的第一方向的電壓轉(zhuǎn)換和從所述第二電壓系統(tǒng)到所述第一電壓系統(tǒng)的第二方向的電壓轉(zhuǎn) 換之間地進(jìn)行選擇性地切換;以及第二電壓轉(zhuǎn)換裝置,與所述第一電壓轉(zhuǎn) 換裝置并聯(lián)連接,其沿所述第二方向轉(zhuǎn)換電壓; 其特征在于,所述方法包括在電流沿所述第二方向開始流經(jīng)所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置后,將流經(jīng)所 述第一 電壓轉(zhuǎn)換裝置的電流方向從所述第一方向切換到所述第二方向。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,還包括判定所述第一電壓系統(tǒng)中是否已經(jīng)發(fā)生故障;以及如果判定所述第一電壓系統(tǒng)中發(fā)生故障,則將流經(jīng)所述第一電壓轉(zhuǎn)換 裝置的電流方向從所述第一方向切換到所述第二方向;其中,當(dāng)所述第一電壓系統(tǒng)的電壓等于或低于預(yù)定輸出電壓時,電流 開始沿所述第二方向流經(jīng)所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,還包括 檢測沿所述第二方向流經(jīng)所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置的電流;其中,如果檢測到的電流等于或高于預(yù)定值,則判定為所述第一電壓 系統(tǒng)中己經(jīng)發(fā)生故障。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項所述的方法,其中,電流沿所述第二方向流經(jīng)所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置和沿所述第二 方向具有更大輸出電壓的所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置中的一個,并且 其中,為所述第一電壓轉(zhuǎn)換裝置設(shè)定的沿所述第二方向的目標(biāo)輸出電 壓大于為所述第二電壓轉(zhuǎn)換裝置設(shè)定的沿所述第二方向的目標(biāo)輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電源系統(tǒng)及其方法,當(dāng)由能夠雙向電壓轉(zhuǎn)換的電壓轉(zhuǎn)換裝置切換電壓轉(zhuǎn)換方向時,不發(fā)生電功率供應(yīng)的瞬時中斷。電源系統(tǒng)包括雙向切換調(diào)節(jié)器(30),在從低壓系統(tǒng)到高壓系統(tǒng)的升壓方向上進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換和在從高壓系統(tǒng)到低壓系統(tǒng)的降壓方向上進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換之間選擇性地進(jìn)行切換;以及線性調(diào)節(jié)器(35),與雙向切換調(diào)節(jié)器并聯(lián)連接,其沿降壓方向轉(zhuǎn)換電壓。在電流沿降壓方向流經(jīng)線性調(diào)節(jié)器(35)后,流經(jīng)雙向切換調(diào)節(jié)器的電流方向從升壓方向切換到降壓方向。
文檔編號H02M3/00GK101395789SQ200780007738
公開日2009年3月25日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者伊藤耕巳, 松任秀哲, 江坂俊德 申請人:豐田自動車株式會社