DC-DC转换器控制设备及DC-DC转换器控制方法

摘要

DC‑DC转换器控制设备，其搭载在车辆中，该车辆包括并联连接的第一DC‑DC转换器、第二DC‑DC转换器以及配置为在从第一DC‑DC转换器和第二DC‑DC转换器中的至少一者输出的电力下运行的多个车载装置，该DC‑DC转换器控制设备配置为控制第一DC‑DC转换器和第二DC‑DC转换器，并且并包括处理器。该处理器被编程为：监视包括在多个车载装置中的至少一个预定装置的运行状态；当至少一个预定装置不处于运行中时，至少将第一DC‑DC转换器的输出电压的控制目标值设定为用于运行车载装置的目标电压；并且当至少一个预定装置中的至少一个预定装置处于运行中时，将第一DC‑DC转换和第二DC‑DC转换器二者的输出电压的控制目标值设定为目标电压。

说明书

技术领域

本发明涉及搭载在车辆上的DC-DC转换器控制设备以及DC-DC转换器控制方法。

背景技术

近年来，为了应对由于车载装置的增多而导致的电力需求的增大，提出了其中第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器彼此并联连接的电力供应系统。例如，第5387651号日本专利描述了通过适当地切换和运行两个并联连接的DC-DC转换器来供应电力至车载装置的电力供应系统。

发明内容

在第5387651号日本专利的电力供应系统中，当在利用第一DC-DC转换器供应电力的同时在车载装置中发生超过供应能力的过量的电力需求时，第二DC-DC转换器被启动并开始供应电力。然而，从当发出启动第二DC-DC转换器的指令到第二DC-DC转换器实际开始供应电力至车载装置存在时间滞延，因此可以想见在此期间DC-DC转换器的输出电压暂时下降。该暂时的输出电压下降影响预定装置的运行，并且有人担心车辆中的乘员等可能会有违和感、焦虑感、不信任感等。

然而，到目前为止，还没有为预定装置针对这种DC-DC转换器的暂时的输出电压下降的措施做出充分考虑。

本发明提供DC-DC转换器控制设备和DC-DC转换器控制方法，其能够减少影响预定装置的运行的DC-DC转换器的临时的输出电压下降的发生。

本发明的第一方面涉及DC-DC转换器控制设备，其搭载在车辆中。该车辆包括第一DC-DC转换器、与第一DC-DC转换器并联连接的第二DC-DC转换器以及配置为在从第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器中的至少一者输出的电力下运行的多个车载装置。DC-DC转换器控制设备配置为控制第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器。DC-DC转换器控制设备包括处理器。该处理器被编程为：监视至少一个预定装置是否处于运行中。该至少一个预定装置包括在多个车载装置中。该处理器被编程为：当至少一个预定装置不处于运行中时，至少将第一DC-DC转换器的输出电压的控制目标值设定为用于运行多个车载装置的目标电压；并且当至少一个预定装置中的至少一个预定装置处于运行中时，将第一DC-DC转换器的输出电压的控制目标值和第二DC-DC转换器的输出电压的控制目标值设定为目标电压。

根据上述方面，在至少一个预定装置的运行期间，可以从第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器二者供应电力。因此，即使当在多个车载装置中发生超过第一DC-DC转换器的供应能力的过量的电力需求时，也减少影响至少一个预定装置的运行的DC-DC转换器的暂时的输出电压下降的发生。

在根据第一方面的设备中，处理器可以被编程为，当至少一个预定装置不处于运行中时，当多个车载装置所需要的总电力量小于或等于第一DC-DC转换器的可用电力量时，将第二DC-DC的输出电压的控制目标值设定为低于目标电压的电压；并且当多个车载装置所需要的总电力量超过第一DC-DC转换器的可用电力量时，将第二DC-DC转换器的输出电压的控制目标值设定为目标电压。

在上述方面中，处理器可以被编程为，当用于控制第一DC-DC转换器的输出电压的指令值达到可允许的规定上限时，判断多个车载装置所需要的总电力量超过第一DC-DC转换器的可用电力量。

在上述方面中，处理器可以被编程为，在从至少一个预定装置中的至少一个预定装置处于运行中的状态到至少一个预定装置不处于运行中的状态的转变之后，在预定时段期间，将第二DC-DC转换器的输出电压的控制目标值设定为目标电压。

在上述方面中，目标电压可以是用于正常地运行多个车载装置的基准电压。

在上述方面中，处理器可以被编程为输出第一指令值至第一DC-DC转换器；处理器可以被编程为设定第一DC-DC转换器的输出电压的控制目标值；处理器可以被编程为输出第二指令值至第二DC-DC转换器；并且处理器可以被编程为设定第二DC-DC转换器的输出电压的控制目标值。

在上述方面中，至少一个预定装置可以是照明装置或刮水器装置。

本发明的第二方面涉及用于车辆的DC-DC转换器控制方法。该车辆包括第一DC-DC转换器、与第一DC-DC转换器并联连接的第二DC-DC转换器以及配置为在从第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器中的至少一者输出的电力下运行的多个车载装置。该DC-DC转换器控制方法包括：监视至少一个预定装置是否处于运行中。该至少一个预定装置包括在多个车载装置中。该DC-DC转换器控制方法还包括：判断至少一个预定装置是否处于运行中；当判断至少一个预定装置不处于运行中时，至少将第一DC-DC转换器的输出电压的控制目标值设定为用于运行多个车载装置的目标电压；并且当判断至少一个预定装置中的至少一个预定装置处于运行中时，将第一DC-DC转换器的输出电压的控制目标值和第二DC-DC转换器的输出电压的控制目标值设定为目标电压。

在第二方面中，该方法还可以包括，当判断至少一个预定装置不处于运行中时，判断多个车载装置所需要的总电力量是否小于或等于第一DC-DC转换器的可用电力量；当判断从个车载装置所需要的总电力量小于或等于第一DC-DC转换器的可用电力量时，将第二DC-DC的输出电压的控制目标值设定为低于目标电压的电压；并且当判断多个车载装置所需要的总电力量超过第一DC-DC转换器的可用电力量时，将第二DC-DC转换器的输出电压的控制目标值设定为目标电压。

在第二方面中，当用于控制第一DC-DC转换器的输出电压的指令值达到可允许的规定上限时，可以判断多个车载装置所需要的总电力量超过第一DC-DC转换器的可用电力量。

在第二方面中，该方法还可以包括：在从至少一个预定装置中的至少一个预定装置处于运行中的状态到至少一个预定装置不处于运行中的状态的转变之后，在预定时段期间，将第二DC-DC转换器的输出电压的控制目标值设定为目标电压。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标志表示相同的要素，并且其中：

图1是包括根据实施例的DC-DC转换器控制设备的电力供应系统的示意性配置图；

图2是DC-DC转换器控制设备执行的控制流程图。

具体实施方式

根据本发明的实施例的DC-DC转换器控制设备配置为：当在其中两个DC-DC转换器彼此并联连接的电力供应系统中，至少一个预定装置处于运行时，始终保持这两个DC-DC转换器可运行。利用该配置，当发生超过这两个DC-DC转换器中的一个DC-DC转换器的供应能力的过量的电力需求时，与当这两个DC-DC转换器中的一个DC-DC转换器和这两个DC-DC转换器中的另一个DC-DC转换器顺序地运行时相比，减少了直到这两个DC-DC转换器中的另一个DC-DC转换器启动时的时间滞延。因此，减少影响至少一个预定装置的运行的DC-DC转换器的临时的输出电压下降的发生。

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。

配置

图1是示出包括根据本发明的实施例的DC-DC转换器控制设备的电力供应系统1的示意性配置的框图。图1所示的电力供应系统1包括：第一电池10、第二电池20、第一DC-DC转换器(DDC)30、第二DC-DC转换器(DDC)40、多个车载装置51、52、53、54以及本实施例的DDC控制设备60。在图1中，电力线通过实线表示，除电力线以外的控制信号线和其他线通过虚线表示。搭载有电力供应系统1的车辆的示例包括混合动力车辆(Hybrid Vehicle，HV)或电动车辆(Electric Vehicle，EV)。

第一电池10是可充电和可放电的二次电池(例如锂离子电池)，并且是作为例如高电压电力供应源搭载在车辆上的驱动电池。第一电池10经由第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40连接到车载装置51、52、53、54，从而可以供应电力。

第二电池20是可充电和可放电的二次电池(例如铅蓄电池)，并且是作为例如低电压电力供应源搭载在车辆上的辅助电池。第二电池20连接到车载装置51、52、53、54，从而可以供应电力。

第一DC-DC转换器30将第一电池10与第二电池20以及车载装置51、52、53、54连接。第一DC-DC转换器30将第一电池10的电力供应到第二电池20和车载装置51、52、53、54。当供应电力时，第一DC-DC转换器30能够基于从DDC控制设备60提供的第一指令值(稍后描述)将作为输入电压的第一电池10的电压转换为预定值，并将经转换的电压输出到输出端。

第二DC-DC转换器40与第一DC-DC转换器30并联连接。第二DC-DC转换器40将第一电池10的电力供应到第二电池20和车载装置51、52、53、54。当供应电力时，第二DC-DC转换器40能够基于从DDC控制设备60提供的第二指令值(稍后描述)将作为输入电压的第一电池10的电压转换为预定值，并将经转换的电压输出到输出端。

第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40可以具有不同的可输出载流容量，或者可以具有相同的可输出载流容量，只要利用第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40二者可以满足在车载装置51、52、53、54中发生的最大电力需求(消耗电流)。在本实施例中，描述了第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40彼此并联连接的配置。替代性地，可以采用三个或更多个DC-DC转换器彼此并联连接的配置。可以适当地执行DDC控制(稍后描述)。

车载装置51、52、53、54是搭载在车辆上的装置，并且在经由第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40中的至少一者从第一电池10供应的电力下，或在第二电池20的电力下运行。车载装置51、52、53、54均被分类为以下将在本实施例中描述的装置A和装置B中的任何一者。供应到车载装置51、52、53、54的电力的电压(即第二电池20的端子电压)以下称为“系统电压V”。

装置A是当系统电压V暂时下降到预定电压时，有人担心由于装置在电压下降的影响下运行，导致车辆中的乘员等可能会有违和感、焦虑感、不信任感等的装置。装置A的示例包括照明装置、刮水器装置等。照明装置可能出现由于系统电压V的暂时下降而导致照明灯的亮度瞬间降低的现象。刮水器装置可能出现由于系统电压V暂时的降低而导致刮水器的运行速度瞬间降低的现象。这些现象不会损害车辆的安全运行，但是乘员等想必具有违和感、焦虑感、不信任感等。在本实施例中，车载装置51、52被分类为装置A。

装置B是除装置A以外的车载装置。换句话说，装置B是即使在系统电压V的暂时下降的影响下车辆中的乘员等不会由于装置的运行而具有违和感、焦虑感、不信任感等的车载装置，或者是不受系统电压V的暂时下降的影响的车载装置。在本实施例中，车载装置53、54被分类为装置B。

在本实施例中，示出了包括由两个装置A和两个装置B构成的四个车载装置51、52、53、54的配置；然而，车载装置的数量不限于此。只要配置包括由至少一个装置A和至少一个装置B构成的多个车载装置，第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40就可以由DDC控制设备60(稍后描述)适当地控制。

DDC控制设备60基于从车载装置51、52、53、54中的每一者和第二电池20获取的预定信息来控制第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40中的每一者的运行。更具体地，DDC控制设备60通过向第一DC-DC转换器30提供用于将输出电压的控制目标值设定为预定的目标电压Vtgt的第一指令值来控制第一DC-DC转换器30。目标电压Vtgt可以是例如用于正常地运行车载装置51、52、53、54的基准电压。DDC控制设备60通过向第二DC-DC转换器40提供用于将输出电压的控制目标值设定为基于来自车载装置51、52、53、54的电力需求的电压的第二指令值来控制第二DC-DC转换器40。

DDC控制设备60从车载装置51、52、53、54中的每一者获取的预定信息可以是指示装置是处于运行中(ON状态)还是不处于运行中(OFF状态)的ON/OFF信息。DDC控制设备60通过使用ON/OFF信息来监视车载装置51、52、53、54的运行状态。DDC控制设备60从第二电池20获取的预定信息可以是关于第二电池20的端子电压的信息。DDC控制设备60通过使用电压信息来监视系统电压V的状态。DDC控制设备60不需要从车载装置51、52、53、54获取所有的ON/OFF信息，并且可以仅从装置A(车载装置51、52)获取ON/OFF信息。预定信息可以通过车载网络(例如控制器局域网(Controller Area Network，CAN))进行通信，或者可以通过专用信号线进行通信。

DDC控制设备60通常可以由包括处理器、存储器、输入/输出接口等的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)构成。DDC控制设备60可以包括搭载在车辆中的ECU(其包括能够控制第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40的输出电压的ECU)中的一部分或全部。

控制

将进一步参考图2描述根据本实施例的DDC控制设备60执行的控制。图2是示出DDC控制设备60执行的DC-DC转换器控制(DDC控制)的过程的流程图。

例如，当车辆的电力供应系统1启动时，图2所示的DDC控制开始，并且重复执行直到电力供应系统1关闭。在电力供应系统1的启动之后，DDC控制设备60通过向第一DC-DC转换器30提供用于将输出电压的控制目标值设定为目标电压Vtgt的第一指令值来开始控制。

在步骤S201中，DDC控制设备60将预定标志设定为“0”。该标志用于判断从装置A(车载装置51、52)中的至少一个装置处于运行中的状态(标志＝1)改变为装置A中的任何装置都不处于运行中的状态(标志＝0)的时刻。

在步骤S202中，DDC控制设备60判断装置A(车载装置51、52)中的至少一者是否处于运行中。当装置A中的至少一者处于运行中时(步骤S202中为是)，处理进行到步骤S207；否则(步骤S202中为否)，处理进行到步骤S203。

在步骤S203中，DDC控制设备60判断标志是否为“1”。当标志为“1”时(步骤S203为是)，处理进行到步骤S206；否则(步骤S203为否)，处理进行到步骤S204。

在步骤S204中，DDC控制设备60判断利用第一DC-DC转换器30对输出电压的控制是否已经达到界限。具体地，DDC控制设备60判断第一DC-DC转换器30是否处于如下状态：即使在以被设定为可允许的上限的第一指令值来控制第一DC-DC转换器30时，第一DC-DC转换器30的输出电压也没有增加到作为控制目标值的目标电压Vtgt。由于来自车载装置51、52、53、54所需要的总电力量超过第一DC-DC转换器30的可用电力量而导致发生这种第一DC-DC转换器30的状态。在该情况下，发生从第二电池20放电到车载装置51、52、53、54，结果，第二电池20的端子电压(即系统电压V)降低到低于目标电压Vtgt(V

在步骤S205中，DDC控制设备60通过提供用于将输出电压的控制目标值设定为目标电压Vtgt的第一指令值来控制第一DC-DC转换器30。另一方面，DDC控制设备60通过提供用于将输出电压的控制目标值设定为低于目标电压Vtgt的低电压的第二指令值来控制第二DC-DC转换器40。低电压可以是第二DC-DC转换器40的输出电压始终低于第一DC-DC转换器30的输出电压并且没有从第二DC-DC转换器40供应的电力的电压。通过该控制，通过第一DC-DC转换器30将系统电压V控制为目标电压Vtgt(V＝Vtgt)，并且仅从第一DC-DC转换器30向车载装置51、52、53、54供应电力。此后，处理进行到步骤S202。

在步骤S206中，DDC控制设备60将预定标志设定为“0”。

在步骤S207中，DDC控制设备60将预定标志设定为“1”。

在步骤S208中，DDC控制设备60通过提供用于将输出电压的控制目标值设定为目标电压Vtgt的第一指令值来控制第一DC-DC转换器30，并且通过提供用于将输出电压的控制目标值设定为目标电压Vtgt的第二指令值来控制第二DC-DC转换器40。换句话说，DDC控制设备60控制第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40，使得输出相同的目标电压Vtgt。通过该控制，利用第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40将系统电压V控制为目标电压Vtgt(V＝Vtgt)，基于电力需求可用电力被分别从第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40输出至车载装置51、52、53、54。此后，处理进行到步骤S202。

在DDC控制中，当装置A中的至少一个装置处于运行中时，不论在车载装置51、52、53、54中发生的电力需求的大小(所需要的总电力量)如何，第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40二者始终保持可运行(步骤S202→步骤S207→步骤S208→步骤S202→步骤S207→步骤S208→……)。通过该控制，当发生超过第一DC-DC转换器30的供应能力的过量的电力需求时，第二DC-DC转换器40能够立即开始供应电力，而没有用以启动的时间滞延。因此，当装置A中的至少一个装置处于运行中时，减少了系统电压V的暂时下降的发生。

在DDC控制中，当装置A中的任何装置都不处于运行中时，取决于在车载装置51、52、53、54中发生的电力需求的大小(所需要的总电力量)，仅第一DC-DC转换器30或者第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40二者被运行。具体地，当仅通过第一DC-DC转换器30提供满足在车载装置51、52、53、54中发生的电力需求的电力时，不使用第二DC-DC转换器40(步骤S202→步骤S203→步骤S204→步骤S205→步骤S202→步骤S203→步骤S204→步骤S205→……)。当发生超过第一DC-DC转换器30的供应能力的过量的电力需求时，还使用第二DC-DC转换器40(步骤S202→步骤S203→步骤S204→步骤S206→步骤S208)。通过该控制，当装置A中的任何装置都不处于运行中时，第二DC-DC转换器40可以仅在必要时运行。

此外，在DDC控制中，在从装置A中的至少一个装置处于运行中的状态转变为装置A中的任何装置都不处于运行中的状态后，取决于电力需求的大小(所需要的总电力量)，当第二DC-DC转换器40的运行被立即停止时，满足在此时在车载装置51、52、53、54中发生的电力需求的电力可能不是仅由第一DC-DC转换器30提供。因此，通过使用标志来判断转变状态，并且在转变之后，立即继续第二DC-DC转换器40的运行(步骤S202→步骤S203→步骤S206→步骤S208)。此后，当判断仅由第一DC-DC转换器30提供满足电力需求的电力时，停止第二DC-DC转换器40的运行(步骤S202→步骤S203→步骤S204→步骤S205)。换句话说，即使当判断曾经在步骤S202中运行的装置A不处于运行中时，在直到经过步骤S203→步骤S206→步骤S208→步骤S202→步骤S203做出步骤S204的判断的处理时段期间，不论车载装置51、52、53、54中发生的电力需求的大小如何，第二DC-DC转换器40都被运行。根据该控制，避免了向车载装置51、52、53、54的电力的供应的停止。

运行和优点效果

如上所述，根据本发明的实施例的DDC控制设备60被配置为，当在其中第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40彼此并联连接的电力供应系统1中，易受系统电压V的暂时下降影响的多个车载装置(装置A)中的至少一个车载装置处于运行中时，始终保持第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40二者可运行。

通过该控制，当发生超过第一DC-DC转换器30的供应能力的过量的电力需求时，与取决于电力需求的量而顺序地运行第一DC-DC转换器30和第二DC-DC转换器40的情况相比，减小了直到第二DC-DC转换器40启动并实际开始输出电力所花费的时间滞延。因此，减少了影响装置A的运行的系统电压V的暂时下降的发生。

以上描述了本发明的实施例。本发明可以被认为是DC-DC转换器控制设备和DC-DC转换器执行的控制方法、用于执行该控制方法的控制程序、存储该控制程序的非瞬时性计算机可读记录介质或搭载有DC-DC转换器控制设备和DC-DC转换器的车辆。

根据本发明的实施例的DC-DC转换器控制设备当搭载在混合动力车辆(HV)、电动车辆(EV)等中时是可用的。