[發明專利]電壓變換裝置

有效

• 申請號: 200880025481.4
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN101796709A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 濱谷尚志
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/32
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 柳春雷;南霆

技術領域

本發明涉及將來自直流電源的直流電力通過開關元件的開關動作而變 換成不同電壓值的直流電力并輸出變換后的直流電力的電壓變換裝置。

背景技術

在日本專利申請早期公開特開2001-8441號公報中公開了這種電壓變 換裝置的相關技術。專利文件1所公開的電壓變換裝置是將來自二次電池 (直流電源)的直流電力通過晶體管的開關動作來變換為不同電壓值的直 流電力并輸出變換后的直流電力的DC-DC變換器，并且根據DC-DC變換 器周圍的溫度來改變向晶體管施加的脈沖的周期。

在這種DC-DC變換器中，有時在其輸入側并聯連接電容器(濾波用 電容器)和直流電源(二次電池)。當DC-DC變換器的晶體管進行開關 動作時，流經電抗器的電流會產生脈動成分，但通過將濾波用電容器與直 流電源并聯設置，流經電抗器的電流將取在直流電源的電流(直流成分) 上疊加濾波用電容器的電流(脈動成分)而得的量。由此，抑制了直流電 源的電流波動。

此外，在這種DC-DC變換器中，當開關元件進行開關動作時，開關 元件會發熱，而且開關頻率越高，開關元件的發熱量就越增大。因此，為 了防止開關元件(晶體管)過熱，進行改變開關元件的開關頻率(載波頻 率)的處理。例如，當開關元件的溫度高于預定溫度時，通過降低開關元 件的開關頻率來抑制開關元件的溫度上升。

然而，如果降低開關元件的開關頻率，盡管開關元件的溫度上升被抑 制，但流經電抗器的電流的脈動成分卻會增大，從而由電抗器的脈動電流 引起的溫度上升幅度增大，容易導致過熱。而且，在濾波用電容器與直流 電源并聯設置的情況下，如果降低開關元件的開關頻率，流經濾波用電容 器的脈動電流也會增大，從而由濾波用電容器的脈動電流引起的溫度上升 幅度增大，容易導致過熱。如此，在DC-DC變換器中，相對于開關頻率 的變化，開關元件的溫度上升特性與電抗器、濾波用電容器的溫度上升特 性彼此相反。因此，即使根據開關元件的溫度改變開關元件的開關頻率來 抑制了開關元件的過熱，但未能防止濾波用電容器和電抗器的過熱。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種能夠防止與直流電源并聯連接在DC-DC 變換器的輸入側的電容器及DC-DC變換器的電抗器過熱的電壓變換裝 置。

本發明涉及的電壓變換裝置包括：DC-DC變換器，所述DC-DC變換 器包括開關元件、以及能夠響應來自直流電源的直流電流而臨時蓄存能量 的電抗器，并且，所述DC-DC變換器利用蓄存在電抗器中的能量將來自 直流電源的直流電力通過開關元件的開關動作而變換成不同電壓值的直流 電力，并輸出變換后的直流電力；電容器，所述電容器與直流電源并聯設 置在DC-DC變換器的輸入側；以及冷卻部，所述冷卻部通過冷媒進行 DC-DC變換器的冷卻；并且，所述電壓變換裝置包括：冷媒溫度檢測部， 所述冷媒溫度檢測部檢測的溫度；開關頻率設定部，所述開關頻率設定部 基于所述冷媒的溫度和開關元件的溫度這兩者來設定開關元件的開關頻 率；以及開關控制部，所述開關控制部通過以所述設定的開關頻率控制開 關元件的開關動作來控制DC-DC變換器的電壓變換比。

在本發明的一個方面中，優選如下：開關頻率設定部基于開關元件的 溫度，將開關元件的開關頻率設定為第一頻率或者比第一頻率低的第二頻 率，并且，當由冷媒溫度檢測部檢測出的冷媒的溫度高于設定溫度T1 時，開關頻率設定部不管開關元件的溫度如何都將開關元件的開關頻率設 定為所述第一頻率。

在本發明的一個方面中，優選如下：當由冷媒溫度檢測部檢測出的冷 媒的溫度高于設定溫度T2(T2＞T1)時，開關控制部控制開關元件的開關 動作，以便比所述冷媒的溫度為設定溫度T2以下時更降低DC-DC變換器 的電壓變換比。在該方式中進一步優選如下：當由冷媒溫度檢測部檢測出 的冷媒的溫度高于設定溫度T3(T3＞T2)時，開關控制部禁止開關元件的 開關動作。

在本發明的一個方面中，優選如下：當由冷媒溫度檢測部檢測出的冷 媒的溫度高于設定溫度T3(T3＞T1)時，開關控制部禁止開關元件的開關 動作。

在本發明的一個方面中，優選如下：基于開關元件的溫度而決定的開 關頻率設定特性與基于冷媒的溫度而決定的開關頻率設定特性是不同的特 性。