電力轉(zhuǎn)換電路的制作方法
【專利說明】電力轉(zhuǎn)換電路
[0001]本申請要求2014年4月28提交的編號為2014-093027的日本專利申請的優(yōu)先權(quán),該申請的全部內(nèi)容通過引用的方式在此納入。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及電力轉(zhuǎn)換電路的配置。
【背景技術】
[0003]在諸如混合動力車輛或電動車輛之類的電驅(qū)動車輛中,使用升壓/降壓轉(zhuǎn)換器(電力轉(zhuǎn)換裝置),在這種升壓/降壓轉(zhuǎn)換器中,電池的電壓被升高以將升壓電壓提供給電動發(fā)電機,同時,在電動發(fā)電機中產(chǎn)生的電力的電壓被降低以使用降壓電力給電池充電。
[0004]近年來,電力轉(zhuǎn)換裝置已投入使用,該裝置中集成了兩個電池和四個開關元件的組合,以對串聯(lián)連接的兩個電池進行升壓和降壓,或?qū)Σ⒙?lián)連接的電池進行升壓和降壓(例如,請參閱 JP 2012-70514 A)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]〈技術問題〉
[0006]對于在JP 2012-70514中描述的在電力轉(zhuǎn)換電路中的并聯(lián)連接的兩個電池與電動發(fā)電機(負荷)之間傳輸電力,該電力轉(zhuǎn)換電路使用這樣的操作模式:通過使四個開關元件中的三個被接通以及四個開關元件中的一個被關斷,將電池的電力輸出到電動發(fā)電機。在這種模式中,當要被關斷的該一個開關元件處于其中該一個開關元件被接通的故障狀況(接通故障)下時,這些開關元件全部被同時接通,這樣導致檢測到異常狀況。在檢測到此類故障狀況時,激活電路保護功能,以允許控制器發(fā)出用于關斷電力轉(zhuǎn)換電路中的所有開關元件的指令,從而禁用所述電力轉(zhuǎn)換電路。這樣,無法再向負荷提供電力。
[0007]本發(fā)明有利地提供了一種電力轉(zhuǎn)換電路,其即使在電力轉(zhuǎn)換電路中發(fā)生開關元件的接通故障時,也能在電池與負荷之間傳輸電力。
[0008]<問題的解決方案>
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面,一種電力轉(zhuǎn)換電路包括:主電氣路徑和高壓電氣路徑,它們向負荷輸出電力;第一、第二、第三和第四開關元件,它們從所述高壓電氣路徑朝著所述主電氣路徑按照此順序串聯(lián)地連接;第一、第二、第三和第四二極管,它們分別與所述開關元件反并聯(lián)地連接;第一電氣路徑,其將所述第二與第三開關元件之間的第二結(jié)點連接到所述主電氣路徑;第一電抗器和第一直流電源,它們在所述第一電氣路徑上串聯(lián)地連接;第二電氣路徑,其將所述第一與第二開關元件之間的第一結(jié)點連接到所述第三與第四開關元件之間的第三結(jié)點;第二電抗器和第二直流電源,它們在所述第二電氣路徑上串聯(lián)地連接;電壓傳感器,其檢測所述主電氣路徑和高壓電氣路徑之間的電壓;以及控制器,其接通和關斷所述開關元件中的每一者。在所述電力轉(zhuǎn)換電路中,所述控制器包括故障判定單元,當在發(fā)出用于關斷所述第一到第四開關元件中的全部的指令之后,所述電壓傳感器檢測到的所述主電氣路徑與高壓電氣路徑之間的電壓變得等于所述第一和第二直流電源的電壓之和時,該故障判定單元判定所述第三開關元件正經(jīng)受接通故障。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面,所述電力轉(zhuǎn)換電路包括:主電氣路徑和高壓電氣路徑,它們向負荷輸出電力;第一、第二、第三和第四開關元件,它們從所述高壓電氣路徑朝著所述主電氣路徑按照此順序串聯(lián)地連接;第一、第二、第三和第四二極管,它們分別與所述開關元件反并聯(lián)地連接;第一電氣路徑,其將所述第二與第三開關元件之間的第二結(jié)點連接到所述主電氣路徑;第一電抗器和第一直流電源,它們在所述第一電氣路徑上串聯(lián)地連接;第二電氣路徑,其將所述第一與第二開關元件之間的第一結(jié)點連接到所述第三與第四開關元件之間的第三結(jié)點;第二電抗器和第二直流電源,它們在所述第二電氣路徑上串聯(lián)地連接;以及控制器,其接通和關斷所述開關元件中的每一者。在所述電力轉(zhuǎn)換電路中,所述控制器包括疏散模式操作單元,該疏散模式操作單元在所述第三開關元件正經(jīng)受故障時,接通所述第一開關元件,并且關斷所述第二和第四開關元件。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的又一方面的控制方法是一種用于控制電力轉(zhuǎn)換電路的方法,所述電路包括:主電氣路徑和高壓電氣路徑,它們向負荷輸出電力;第一、第二、第三和第四開關元件,它們從所述高壓電氣路徑朝著所述主電氣路徑按照此順序串聯(lián)地連接;第一、第二、第三和第四二極管,它們分別與所述開關元件反并聯(lián)地連接;第一電氣路徑,其將所述第二與第三開關元件之間的第二結(jié)點連接到所述主電氣路徑;第一電抗器和第一直流電源,它們在所述第一電氣路徑上串聯(lián)地連接;第二電氣路徑,其將所述第一與第二開關元件之間的第一結(jié)點連接到所述第三與第四開關元件之間的第三結(jié)點;以及第二電抗器和第二直流電源,它們在所述第二電氣路徑上串聯(lián)地連接;以及電壓傳感器,其檢測所述主電氣路徑和高壓電氣路徑之間的電壓。所述方法包括:當在發(fā)出用于關斷所述第一到第四開關元件中的全部的指令時,所述電壓傳感器檢測到的所述主電氣路徑與高壓電氣路徑之間的電壓變得等于所述第一和第二直流電源的電壓之和時,判定所述第三開關元件正經(jīng)受接通故障。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面的控制方法是一種用于控制電力轉(zhuǎn)換電路的方法,所述電力轉(zhuǎn)換電路包括主電氣路徑和高壓電氣路徑,它們向負荷輸出電力;第一、第二、第三和第四開關元件,它們從所述高壓電氣路徑朝著所述主電氣路徑按照此順序串聯(lián)地連接;第一、第二、第三和第四二極管,它們分別與所述開關元件反并聯(lián)地連接;第一電氣路徑,其將所述第二與第三開關元件之間的第二結(jié)點連接到所述主電氣路徑;第一電抗器和第一直流電源,它們在所述第一電氣路徑上串聯(lián)地連接;第二電氣路徑,其將所述第一與第二開關元件之間的第一結(jié)點連接到所述第三與第四開關元件之間的第三結(jié)點;以及第二電抗器和第二直流電源,它們在所述第二電氣路徑上串聯(lián)地連接。所述方法包括。所述方法包括:在所述第三開關元件正經(jīng)受故障時,接通所述第一開關元件,并且關斷所述第二和第四開關元件。
[0013]本發(fā)明有利地提供這樣一種效果:即使在發(fā)生開關元件的接通故障時,也能在電力轉(zhuǎn)換電路中的電池與負荷之間傳輸電力。
【附圖說明】
[0014]將基于以下附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例,其中:
[0015]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的電力轉(zhuǎn)換電路的配置的示意圖;
[0016]圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的并聯(lián)連接模式中的操作的示意圖;
[0017]圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的并聯(lián)連接模式中的操作的示意圖;
[0018]圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的串聯(lián)連接模式中的操作的示意圖;
[0019]圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的串聯(lián)連接模式中的操作的示意圖;
[0020]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置的操作的流程圖;
[0021]圖5A是示出在根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置中的第三開關元件經(jīng)受接通故障的情況下,電流流動的示意圖;
[0022]圖5B是示出在根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置中的第三開關元件經(jīng)受接通故障的情況下,電流流動的示意圖;
[0023]圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置中的第三開關元件經(jīng)受接通故障的情況下,電流流動的示意圖;以及
[0024]圖7是示出在根據(jù)本發(fā)明的電力轉(zhuǎn)換裝置中的第三開關元件經(jīng)受接通故障時執(zhí)行的疏散模式中的操作的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)在參考附圖,下面將描述本發(fā)明的實施例。如圖1所示,該實施例中的電力轉(zhuǎn)換電路100包括:主(grand)電氣路徑11和高壓電氣路徑13,它們向負荷30輸出電力;第一、第二、第三和第四開關元件21、22、23和24,它們在高壓電氣路徑13中的高壓結(jié)點15與主電氣路徑11中的主結(jié)點19之間串聯(lián)地連接;第一電氣路徑12,其將第二與第三開關元件22和23之間的第二結(jié)點17連接到主電氣路徑11 ;以及第二電氣路徑14,其將第一與第二開關元件21和22之間的第一結(jié)點16連接到第三與第四開關元件23和24之間的第三結(jié)點18。開關元件21-24中的每一者是功率半導體開關元件,例如IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)、功率MOS (金屬氧化物半導體)晶體管、或功率雙極型晶體管。負荷3