CN117203886A - 电力转换装置 - Google Patents

Abstract

在电力转换装置(1)中，控制部(50)能够进行周期性地反复进行切换控制的周期控制，所述切换控制按照第三动作、第一动作、第三动作、第二动作的顺序切换动作。控制部(50)至少进行第一控制，所述第一控制在上述周期控制中的各个第一动作时按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换第三开关元件(Q3)，在第二动作时按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换第三开关元件(Q3)，在各个第三动作时将第三开关元件(Q3)维持为断开状态。

Description

电力转换装置

技术领域

本公开涉及电力转换装置。

背景技术

在专利文献1中公开了一种电力转换装置。专利文献1所公开的电力转换装置是具备第一开关元件和第二开关元件的电流输入型推挽方式的DCDC转换器。该电力转换装置还具备：第三开关元件，切换直流电源与变压器的通电状态；以及二极管，在直流电源与变压器的通电被切断时将扼流线圈与负极侧电连接。该电力转换装置进行包括第一开关元件、第二开关元件以及第三开关元件均为接通(ON)的期间、和第一开关元件及第二开关元件中的一方为接通且第一开关元件及第二开关元件中的另一方以及第三开关元件为断开(OFF)的期间的控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-5773号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1所公开的电力转换装置(DCDC转换器)在一方侧的一对输入端连接有二次电池，在另一方侧的一对输出端连接有电容负载。这种电力转换装置在通过电力转换装置(DCDC转换器)向电容负载供给二次电池的电力来对电容负载进行充电时，在电容负载的电压小的情况下，扼流线圈的电流有可能持续增加。专利文献1为了应对该问题，设置第三开关元件以及二极管，设置使扼流线圈的电流减少的期间。但是，仅通过专利文献1的控制，在扼流线圈中流动的电流的脉动方面存在担忧。

本公开提供一种在具备扼流线圈的电力转换装置中容易抑制在扼流线圈中流动的电流的脉动的技术。

用于解决课题的手段

作为本公开之一的电力转换装置用于具备直流电源、电容负载、一对第一导电路以及一对第二导电路的电源系统，并在所述一对第二导电路与所述一对第一导电路之间进行电力转换，所述一对第一导电路是供针对所述电容负载的充电电流以及来自所述电容负载的放电电流流动的路径，所述一对第二导电路是从所述直流电源供给电力的路径，其中，

所述电力转换装置具备：

变压器，具有第一线圈部、具有第一绕组及第二绕组的第二线圈部、以及设置在所述第一绕组与所述第二绕组之间的中心抽头(center tap)，所述第一线圈部与所述第二线圈部磁耦合；

转换电路，在所述第一线圈部与所述一对第一导电路之间进行转换动作；以及

开关电路，在所述一对第二导电路与所述第二线圈部之间进行转换动作，

所述开关电路包括：

扼流线圈，设置在所述一对第二导电路中的一个导电路与所述中心抽头之间；

第一开关元件，设置在所述一对第二导电路中的另一个导电路与所述第一绕组中的与所述中心抽头相反侧的第一端部之间；

第二开关元件，设置在所述另一个导电路与所述第二绕组中的与所述中心抽头相反侧的第二端部之间；

第三开关元件，设置在所述一个导电路与所述扼流线圈之间，在接通状态时容许电流经由所述一个导电路向所述扼流线圈侧的流动，在断开状态时切断电流经由所述一个导电路向所述扼流线圈侧的流动，

通电部，能够在所述扼流线圈与所述第三开关元件之间的中间部与所述另一个导电路之间，容许电流沿从所述另一个导电路侧朝向所述中间部侧的第一方向流动；以及

控制部，进行仅使所述第一开关元件以及所述第二开关元件中的所述第一开关元件成为接通状态的第一动作、仅使所述第一开关元件以及所述第二开关元件中的所述第二开关元件成为接通状态的第二动作、以及使所述第一开关元件以及所述第二开关元件这两者成为接通状态的第三动作，

所述控制部在进行周期控制的同时，至少进行第一控制，所述周期控制周期性地反复进行切换控制，所述切换控制按照所述第三动作、所述第一动作、所述第三动作、所述第二动作的顺序切换动作，所述第一控制在所述周期控制中的各个所述第一动作时按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换所述第三开关元件，在所述周期控制中的各个所述第二动作时按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换所述第三开关元件，并在各个所述第三动作时将所述第三开关元件维持为断开状态。

发明效果

本公开的技术在具备扼流线圈的电力转换装置中容易抑制在扼流线圈中流动的电流的脉动。

附图说明

图1是概略地例示包含本公开的第一实施方式的电力转换装置的车载用电源系统的框图。

图2是例示利用图1的电力转换装置进行的控制的流程的流程图。

图3是示出第一控制中的各开关元件的状态和在扼流线圈中流动的电流的时序图。

图4是示出第二控制中的各开关元件的状态和在扼流线圈中流动的电流的时序图。

图5是示出第三控制中的各开关元件的状态和在扼流线圈中流动的电流的时序图。

具体实施方式

以下列出并例示本公开的实施方式。需要说明的是，以下例示的〔1〕～〔6〕的特征可以在不矛盾的范围内任意组合。

〔1〕一种电力转换装置，用于具备直流电源、电容负载、一对第一导电路以及一对第二导电路的电源系统，并在所述一对第二导电路与所述一对第一导电路之间进行电力转换，所述一对第一导电路是供针对所述电容负载的充电电流以及来自所述电容负载的放电电流流动的路径，所述一对第二导电路是从所述直流电源供给电力的路径，其中，

所述电力转换装置具备：

变压器，具有第一线圈部、具有第一绕组及第二绕组的第二线圈部、以及设置在所述第一绕组与所述第二绕组之间的中心抽头，所述第一线圈部与所述第二线圈部磁耦合；

转换电路，在所述第一线圈部与所述一对第一导电路之间进行转换动作；以及

开关电路，在所述一对第二导电路与所述第二线圈部之间进行转换动作，

所述开关电路包括：

扼流线圈，设置在所述一对第二导电路中的一个导电路与所述中心抽头之间；

第一开关元件，设置在所述一对第二导电路中的另一个导电路与所述第一绕组中的与所述中心抽头相反侧的第一端部之间；

第二开关元件，设置在所述另一个导电路与所述第二绕组中的与所述中心抽头相反侧的第二端部之间；

第三开关元件，设置在所述一个导电路与所述扼流线圈之间，在接通状态时容许电流经由所述一个导电路向所述扼流线圈侧的流动，在断开状态时切断电流经由所述一个导电路向所述扼流线圈侧的流动，

通电部，能够在所述扼流线圈与所述第三开关元件之间的中间部与所述另一个导电路之间，容许电流沿从所述另一个导电路侧朝向所述中间部侧的第一方向流动；以及

控制部，进行仅使所述第一开关元件以及所述第二开关元件中的所述第一开关元件成为接通状态的第一动作、仅使所述第一开关元件以及所述第二开关元件中的所述第二开关元件成为接通状态的第二动作、以及使所述第一开关元件以及所述第二开关元件这两者成为接通状态的第三动作，

所述控制部在进行周期控制的同时，至少进行第一控制，所述周期控制周期性地反复进行切换控制，所述切换控制按照所述第三动作、所述第一动作、所述第三动作、所述第二动作的顺序切换动作，所述第一控制在所述周期控制中的各个所述第一动作时按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换所述第三开关元件，在所述周期控制中的各个所述第二动作时按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换所述第三开关元件，并在各个所述第三动作时将所述第三开关元件维持为断开状态。

上述的〔1〕的电力转换装置在通过周期控制在一对第二导电路与一对第一导电路之间进行电力转换的情况下，以使第三开关元件接通断开的方式进行第一控制，因此能够抑制在扼流线圈中流动的电流。而且，在第一动作以及第二动作中的任一动作中，均按照断开状态、接通状态、断开状态切换第三开关元件来抑制电流，因此能够抑制电流过于大幅变动。而且，在第一控制中，在第三动作时将第三开关元件维持为断开状态，因此能够进一步抑制在扼流线圈中流动的电流。

〔2〕的电力转换装置在上述的〔1〕所述的电力转换装置中，具有以下特征。上述控制部在进行上述周期控制的同时，至少进行第二控制，所述第二控制在上述周期控制中的各个上述第三动作时按照接通状态、断开状态、接通状态的顺序切换上述第三开关元件，在上述周期控制中的各个上述第一动作时以及各个上述第二动作时将上述第三开关元件维持为接通状态。

上述的〔2〕的电力转换装置不仅能够进行第一控制，还能够进行第二控制，当在第二控制中进行各第三动作时，通过使第三开关元件接通断开，能够抑制电流在扼流线圈中过度流动。

〔3〕的电力转换装置在上述的〔2〕所述的电力转换装置中，具有以下特征。上述控制部在上述一对第一导电路之间的电压为阈值电压以下的情况下进行上述第一控制，在上述一对第一导电路之间的电压从上述阈值电压以下切换为超过上述阈值电压的值的情况下，从上述第一控制切换为上述第二控制。

上述的〔3〕的电力转换装置能够在一对第一导电路之间的电压小于阈值电压那样的状态(电容负载的充电程度小的状态)下进行第一控制，在一对第一导电路之间的电压从阈值电压以下切换为超过阈值电压的值的情况(切换为电容负载的充电程度某种程度大的状态的情况)下切换为第二控制。该电力转换装置一边与一对第一导电路之间的电压相匹配地抑制在扼流线圈中流动的电流一边稳定地保持。

〔4〕的电力转换装置在上述的〔1〕～〔3〕中任一项所述的电力转换装置中，具有以下特征。上述控制部在进行上述周期控制的同时，至少进行第三控制，所述第三控制在上述周期控制中的各个上述第一动作时、各个上述第二动作时、各个上述第三动作时均将上述第三开关元件维持为接通状态。

上述的〔4〕的电力转换装置不仅能够进行第一控制，还能够根据需要进行第三控制，解除基于第三开关元件的接通断开的电流抑制。

〔5〕的电力转换装置在上述的〔3〕所述的电力转换装置中，具有以下特征。上述控制部在进行上述周期控制的同时，至少进行第三控制，所述第三控制在上述周期控制中的各个上述第一动作时、各个上述第二动作时、各个上述第三动作时均将上述第三开关元件维持为接通状态。上述控制部在上述一对第一导电路之间的电压为超过上述阈值电压的值且为比上述阈值电压大的第二阈值电压以下的情况下进行上述第二控制，在上述一对第一导电路之间的电压从上述第二阈值电压以下切换为超过上述第二阈值电压的值的情况下从上述第二控制切换为上述第三控制。

上述的〔5〕的电力转换装置能够在电容负载的充电程度小的状态下进行第一控制，在电容负载的充电程度为中等程度的状态下进行第二控制，在电容负载的充电程度大的状态下进行第三控制。该电力转换装置能够在电容负载的充电程度小的状态或中等程度的状态下，一边与一对第一导电路间的电压相匹配地抑制在扼流线圈中流动的电流一边稳定地保持，在电容负载的充电程度大的情况下，解除基于第三开关元件的接通断开的电流抑制，并向不取决于第三开关元件的控制(基于开关电路以及转换电路的控制)转移。

〔6〕的电力转换装置在上述的〔1〕～〔5〕中任一项所述的电力转换装置中，具有以下特征。上述开关电路具有包括上述第三开关元件、上述通电部以及上述扼流线圈的斩波电路。上述控制部以使在上述第一控制时在上述一个导电路中流动的电流的值接近目标电流值的方式控制上述斩波电路。

上述的〔6〕的电力转换装置能够至少在第一控制时，使在一个导电路中流动的电流稳定，能够抑制电流在扼流线圈中过度流动而稳定地维持。

<第一实施方式>

1.电源系统的概要

电源系统100构成为搭载于车辆的车载用的电源系统。电源系统100具备第一蓄电部91、第二蓄电部92、一对第一导电路81、一对第二导电路82、电力转换装置1。

第一蓄电部91例如由锂离子电池等公知的蓄电池构成。第一蓄电部91作为主蓄电装置发挥功能。第一蓄电部91不限定于锂离子电池，也可以是构成为能够充放电的其他种类的蓄电池等。在第一蓄电部91中电位最大的端子即高电位侧的端子(正极)与一方的导电路81A电连接。在第一蓄电部91中电位最低的端子即低电位侧的端子(负极)与另一方的导电路81B电连接。

一对第一导电路81是供针对电容负载94的充电电流以及来自电容负载94的放电电流流动的路径。一对第一导电路81具备一方的导电路81A和另一方的导电路81B。另一方的导电路81B例如与接地电连接。一方的导电路81A也简称为导电路81A。另一方的导电路81B也简称为导电路81B。导电路81B例如是保持为基准电位(例如0V的接地电位)的导电路。

也可以以经由这些导电路81A、81B供给直流电力的方式将车载用的负载与构成高压侧的一对第一导电路81的导电路81A、81B电连接。在图1的例子中，电容负载94与一对第一导电路81电连接。在电容负载94的充电时，向电容负载94供给的充电电流在一对第一导电路81中流动，经由一对第一导电路81向电容负载94供给充电电流。在电容负载94的放电时，来自电容负载94的放电电流向一对第一导电路81流入。电容负载94可以是电容器，也可以是类似于电容器的电容性的装置。也可以在电容负载94与第一蓄电部91之间设置继电器、保险丝等。

在图1的电源系统100中，例如，在规定条件成立时(例如，车辆的启动开关为断开状态时)，从第一蓄电部91向电容负载94的电力供给被切断，蓄积于电容负载94的电荷经由未图示的放电部而被放电。因此，例如，在规定条件成立时(例如，车辆的启动开关为断开状态时)，电容负载94的充电电压(导电路81A、81B之间的电压)保持在0V附近。另一方面，在通过继电器的接通动作等使导电路81A、81B与第一蓄电部91导通的状态下，向导电路81A、81B之间施加第一蓄电部91的输出电压。

第二蓄电部92相当于直流电源的一例。第二蓄电部92例如由铅蓄电池等公知的蓄电池构成。第二蓄电部92例如作为辅机用的蓄电装置发挥功能。第二蓄电部92不限定于铅蓄电池，也可以是构成为能够充放电的其他种类的蓄电池等。在第二蓄电部92中电位最大的端子即高电位侧的端子(正极)与一个导电路82A电连接。在第二蓄电部92中电位最小的端子即低电位侧的端子(负极)与另一个导电路82B电连接。

向一个导电路82A与另一个导电路82B之间施加第二蓄电部92的输出电压(例如12V)。导电路82B例如与接地电连接。第二蓄电部92的满充电时的输出电压比第一蓄电部91的满充电时的输出电压小。一个导电路82A和另一个导电路82B构成一对第二导电路82，形成从第二蓄电部92(直流电源)供给电力的路径。一个导电路82A也简称为导电路82A。另一个导电路82B也简称为导电路82B。导电路82B例如是保持为基准电位(例如0V的接地电位)的导电路。

2.电力转换装置的结构

电力转换装置1主要具备电压转换部6、控制部50以及检测部41、42。电力转换装置1是双向型且绝缘型的DCDC转换器。电力转换装置1是在一对第一导电路81与一对第二导电路82之间进行电力转换的装置。电力转换装置1能够至少进行升压动作，以使施加于导电路82A、82B之间的直流电压升压，并向导电路81A、81B之间施加比导电路82A、82B之间的直流电压高的直流电压。而且，电力转换装置1能够进行降压动作，以使施加于导电路81A、81B之间的直流电压降压，并向导电路82A、82B之间施加比导电路81A、81B之间的直流电压低的直流电压。

电压转换部6具有如下功能：根据从控制部50提供的PWM(Pulse WidthModulation：脉冲宽度调制)信号进行升压动作，以使施加于导电路82A、82B之间的直流电压升压而向导电路81A、81B之间施加直流电压。需要说明的是，在本说明书中，也将脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)称为PWM。而且，电压转换部6具有如下功能：根据控制部50的控制进行降压动作，以使施加于导电路81A、81B之间的直流电压降压而向导电路82A、82B之间施加直流电压。电压转换部6主要具有转换电路10、开关电路20以及变压器30。

如图1所示，变压器30具有第一线圈部31和第二线圈部32。第一线圈部31是匝数为第一值N1的线圈。第二线圈部32是与第一线圈部31磁耦合的线圈。第二线圈部32是中心抽头方式的线圈，具有第一绕组32A、第二绕组32B以及设置于第一绕组32A与第二绕组32B之间的中心抽头32C。构成第二线圈部32的第一绕组32A以及第二绕组32B与第一线圈部31磁耦合。第一绕组32A以及第二绕组32B是匝数为第二值N2的线圈。中心抽头32C是与第一绕组32A的一端以及第二绕组32B的一端为相同电位的中间部。变压器30中的匝数比N为N1/N2＝N。

图1所示的转换电路10是在第一线圈部31与一对第一导电路81之间进行转换动作的电路。在图1的例子中，转换电路10构成为全桥电路，具备多个开关元件11、12、13、14。开关元件11、12、13、14是半导体开关元件。开关元件11、12串联连接于导电路81A与导电路81B之间。开关元件13、14串联连接于导电路81A与导电路81B之间。构成第一线圈部31的线圈的一端电连接于开关元件11、12之间的连接部，构成第一线圈部31的线圈的另一端电连接于开关元件13、14之间的连接部。转换电路10能够进行对施加于导电路81A与导电路81B之间的直流电压进行转换而使第一线圈部31产生交流电压的转换动作。而且，转换电路10还能够进行对在第一线圈部31产生的交流电压进行转换而向导电路81A与导电路81B之间施加直流电压的转换动作。

图1所示的开关电路20是在一对第二导电路82与第二线圈部32之间进行转换动作的电路。在图1的例子中，开关电路20具有第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3、扼流线圈25、二极管26、电容器27等。第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3是半导体开关元件。在图1中，作为开关元件11、12、13、14、Q1、Q2、Q3，例示了MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。

在开关电路20中，第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2构成推挽电路21。推挽电路21能够进行对施加于扼流线圈25的另一端(中心抽头32C侧的端部)与导电路82B之间的电压进行转换而使第一绕组32A以及第二绕组32B产生交流电压的第一转换动作。而且，推挽电路21能够进行对在第一绕组32A和第二绕组32B产生的交流电压进行转换而向扼流线圈25的端部25A(中心抽头32C侧的端部)与导电路82B之间施加电压的第二转换动作。

第一开关元件Q1设置于一对第二导电路82中的导电路82B(另一个导电路)与第一绕组32A的另一端(与中心抽头32C相反侧的第一端部61)之间。第一开关元件Q1的一端与第一绕组32A的端部(第一端部61)电连接。第一开关元件Q1的另一端与导电路82B电连接。在第一开关元件Q1为接通状态时，容许电流从第一绕组32A向导电路82B的流动，在第一开关元件Q1为断开状态时，切断电流从第一绕组32A向导电路82B的流动。

第二开关元件Q2设置于一对第二导电路82中的导电路82B(另一个导电路)与第二绕组32B的另一端(与中心抽头32C相反侧的第二端部62)之间。第二开关元件Q2的一端与第二绕组32B的端部(第二端部62)电连接。第二开关元件Q2的另一端与导电路82B电连接。在第二开关元件Q2为接通状态时，容许电流从第二绕组32B向导电路82B的流动，在第二开关元件Q2为断开状态时，切断电流从第二绕组32B向导电路82B的流动。

在图1的例子中，扼流线圈25设置于一对第二导电路82中的导电路82A(一个导电路)与中心抽头32C之间。在电力转换装置1进行上述的降压动作的情况下，即在推挽电路21进行上述的第二转换动作的情况下，扼流线圈25构成用于生成施加于导电路82A、82B之间的直流电压的平滑电路。第一绕组32A的一端以及第二绕组32B的一端与中心抽头32C电连接，与扼流线圈25的端部25A电连接。

第三开关元件Q3是设置于导电路82A(一个导电路)与扼流线圈25之间，并将导电路82A与扼流线圈25之间的通电切换为容许状态和切断状态的元件。在第三开关元件Q3为接通状态时，容许电流经由导电路82A(一个导电路)从导电路82A侧向扼流线圈25侧的流动。在第三开关元件Q3为断开状态时，切断电流经由导电路82A(一个导电路)从导电路82A侧向扼流线圈25侧的流动。在图1的例子中，导电路82A是一端与第二蓄电部92的正极电连接且另一端与第三开关元件Q3电连接、并且在中间夹设检测部42的导电路。

二极管26相当于通电部的一例。二极管26设置在扼流线圈25与第三开关元件Q3之间的中间部68与导电路82B(另一个导电路)之间。在图1的例子中，二极管26的阳极与导电路82B电连接，二极管26的阴极与导电路82B电连接。二极管26容许电流沿从导电路82B(另一个导电路)侧朝向中间部68侧的第一方向流动，限制电流向与第一方向相反的第二方向流动。

在图1的例子中，由第三开关元件Q3、二极管26、扼流线圈25构成斩波电路22。该斩波电路22由提供给第三开关元件Q3的接通断开信号(例如PWM信号)控制。

电容器27的一端与导电路82A电连接，另一端与导电路82B电连接。电容器27能够作为平滑电容器发挥功能。

控制部50例如构成为具有运算功能、信息处理功能的信息处理装置。控制部50可以构成为微型计算机，也可以构成为其他信息处理装置。控制部50可以通过单一的信息处理装置来实现，也可以通过多个信息处理装置来实现。控制部50具有控制电压转换部6的功能。控制部50通过向开关元件11、12、13、14提供控制信号来控制转换电路10。控制部50通过向第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3提供控制信号来控制开关电路20。

检测部41作为电压检测部发挥功能，将表示一对第一导电路81之间的电压的值向控制部50输入。检测部41可以将一对第一导电路81之间的电压值向控制部50输入，也可以将以预先确定的分压比对一对第一导电路81之间的电压进行分压而得到的值向控制部50输入。控制部50根据从检测部41提供的值来确定一对第一导电路81之间的电压Vc的值。

检测部42作为电流检测部发挥功能，检测在一对第二导电路82的一方(在图1中为导电路82A)流动的电流的值，并将检测值向控制部50输入。在图1的例子中，检测部42作为公知的电流传感器发挥功能，将确定在导电路82A中流动的电流的值的信息向控制部50提供。控制部50根据从检测部42提供的值来确定从导电路82A向扼流线圈25侧流入的电流Iin。

3.电力转换装置的降压动作

电力转换装置1作为全桥方式的绝缘型DCDC转换器发挥功能。在电力转换装置1进行第一电压转换动作(降压动作)的情况下，转换电路10将施加于导电路81A、81B之间的直流电压转换为交流电压而使第一线圈部31产生交流电压。在该情况下，在第二线圈部32产生与第一线圈部31产生的交流电压相应的交流电压。在电力转换装置1进行上述第一电压转换动作(降压动作)的情况下，开关电路20作为整流电路发挥功能，对在第二线圈部32产生的交流电压进行整流而转换为直流电压，向导电路81A、81B之间施加直流电压。

控制部50能够通过在全桥方式的绝缘型DCDC转换器中使用的公知的控制方法使电压转换部6进行降压动作。控制部50在使电压转换部6进行上述降压动作的情况下，交替地进行将开关元件11、14设为接通状态并将开关元件12、13设为断开状态的动作、和将开关元件11、14设为断开状态并将开关元件12、13设为接通状态的动作。通过这样控制部50控制开关元件11、12、13、14，转换电路10将施加于导电路81A、81B之间的直流电压转换为交流电压而使第一线圈部31产生交流电压。与此相应地，在与第一线圈部31磁耦合的第二线圈部32中，产生与匝数比N相应的交流电压。开关电路20在上述降压动作时将施加于第二线圈部32的交流电压转换为直流电压，对在第二线圈部32产生的交流电压进行整流而转换为直流电压，向导电路82A、82B之间施加直流电压。扼流线圈25以在上述降压动作时使施加于导电路82A、82B的直流电压更平滑的方式发挥功能。

4.电力转换装置的升压动作

在电力转换装置1进行第二电压转换动作(升压动作)的情况下，开关电路20作为进行推挽方式的开关动作的电路发挥功能，将施加于导电路82A、82B之间的直流电压转换为交流电压而使第二线圈部32产生交流电压。在变压器30中，在这样在第二线圈部32中产生交流电压的情况下，在第一线圈部31产生与匝数比N相应的交流电压。在电力转换装置1进行上述第二电压转换动作(升压动作)的情况下，转换电路10作为整流电路发挥功能，对在第一线圈部31产生的交流电压进行整流而转换为直流电压，向导电路81A、81B之间施加直流电压。

控制部50对第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3输出接通信号以及断开信号，能够将第一开关元件Q1、第二开关元件Q2、第三开关元件Q3切换为接通状态和断开状态。控制部50在使电压转换部6进行升压动作的情况下，能够进行第一动作、第二动作、第三动作。第一动作是仅使第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2中的第一开关元件Q1成为接通状态的动作。第二动作是仅使第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2中的第二开关元件Q2成为接通状态的动作。第三动作是使第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2这两者成为接通状态的动作。

图2是例示控制部50使电压转换部6进行升压动作的情况下的控制流程的流程图。控制部50在预先确定的开始条件成立的情况下，开始电压转换部6的动作。在图2的例子中，例如，“从外部对控制部50有启动要求”是“开始条件成立的情况”。需要说明的是，预先确定的开始条件不限定于该例。例如，可以是车辆处于启动状态这一情况为“开始条件成立的情况”，也可以是向控制部50接通电源这一情况为“开始条件成立的情况”。

控制部50在步骤S1的判断处理中判断为预先确定的开始条件成立的情况下，在步骤S1中判断为“是”，在步骤S2中确认在导电路82A中流动的电流的值Iin。控制部50基于从检测部42输入的值来确定电流值Iin。

控制部50在步骤S2之后，在步骤S3中，判断电流值Iin是否与目标电流值(要求电流值)Ireq一致，如果电流值Iin与目标电流值(要求电流值)Ireq相等，则在步骤S3中判断为“否”，使处理返回到步骤S2。控制部50在步骤S3中判断为电流值Iin与目标电流值(要求电流值)Ireq不一致的情况下，在步骤S3中判断为“是”，在步骤S4中调整向第三开关元件Q3提供的PWM信号的占空比(第二占空比Duty2)。在步骤S4中，以进行使电流值Iin接近目标电流值Ireq的反馈动作的方式增减第二占空比Duty2。控制部50在步骤S4之后，在步骤S5中判断一对第一导电路81之间的电压Vc是否超过第二阈值电压V2，如果电压Vc为第二阈值电压V2以下，则使处理返回到步骤S2。这样，控制部50在步骤S1中判断为“是”之后，进行调整第二占空比Duty2的反馈控制，以便将电流值Iin维持为目标电流值Ireq，直到电压Vc超过第二阈值电压V2。

这样，控制部50调整向第三开关元件Q3提供的PWM信号的占空比(第二占空比Duty2)，以便将向斩波电路22输入的输入电流Iin保持为恒定，直到电压Vc超过第二阈值电压V2。需要说明的是，控制部50在步骤S1中判断为“是”之后，将向第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2提供的PWM信号的占空比均设为预先确定的最小占空比，直到电压Vc超过第二阈值电压V2。需要说明的是，控制部50在进行升压动作的情况下，将向第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2提供的PWM信号的占空比调整为大于0.5，因此上述最小占空比是大于0.5的值。

控制部50在进行上述升压动作的情况下，如图3～图5所示，周期性地反复进行按照第三动作、第一动作、第三动作、第二动作的顺序切换动作的切换控制。在图3～图5的例子中，从向第一开关元件Q1提供的接通信号的上升起紧接着该接通信号之后的断开信号的结束时刻(下一个接通信号的上升)的期间为1个周期T。在图3～图5中，第一动作的期间由T1表示，第二动作的期间由T2表示，第三动作的期间由T3表示。在图5中，向第一开关元件Q1提供的接通信号的期间由Ta1表示，向第一开关元件Q1提供的断开信号的期间由Ta2表示。向第二开关元件Q2提供的接通信号的期间由Tb1表示，向第二开关元件Q2提供的断开信号的期间由Tb2表示。在图3～图5中，IL是在扼流线圈25中流动的电流。

如图3～图5所示，在进行升压动作的情况下，向第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2中的任一个提供的PWM信号的占空比(第一占空比Duty1)也与周期T相同。但是，以第一开关元件Q1的接通信号的期间Ta1的中间时刻(时间Ta1的1/2的时间的经过时刻)与第二开关元件Q2的断开信号的期间Tb2的中间时刻(时间Tb2的1/2的时间的经过时刻)一致的方式调整定时。同样地，以第一开关元件Q1的断开信号的期间Ta2的中间时刻(时间Ta2的1/2的时间的经过时刻)与第二开关元件Q2的接通信号的期间Tb1的中间时刻(时间Tb1的1/2的时间的经过时刻)一致的方式调整定时。

在反复进行步骤S2～S5的处理的期间，如图3、图4所示，调整向第三开关元件Q3提供的PWM信号(第二PWM信号)的占空比(第二占空比Duty2)。向第三开关元件Q3提供的PWM信号的周期为T/2。向第三开关元件Q3提供的PWM信号的接通信号的中间时刻(从该接通信号的上升到下降为止的期间的1/2的期间是从该接通信号的上升起经过的时刻)是期间Ta1、期间Tb1的中间时刻。向第三开关元件Q3提供的PWM信号在某个接通信号的中间时刻被调整为期间Ta1的中间时刻的情况下，下一个接通信号的中间时刻被调整为在上述期间Ta1之后到来的期间Tb1的中间时刻。

在反复进行图2中的步骤S2～S5的处理的情况下，在电压Vc(第一导电路81之间的电压)为第一阈值电压V1以下的情况下，控制部50如图3那样进行第一控制，在电压Vc(第一导电路81之间的电压)从第一阈值电压V1以下切换为超过第一阈值电压V1的值的情况下，从第一控制切换为第二控制。并且，控制部50在电压Vc超过第一阈值电压V1且为第二阈值电压V2以下的期间，如图4那样进行第二控制。第一阈值电压V1是在第一控制中使向第三开关元件Q3提供的PWM信号(第二PWM信号)的接通时间逐渐增大的情况下，该PWM信号(第二PWM信号)的接通时间的长度与向第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2提供的PWM信号(第一PWM信号)的断开时间的长度一致时的电压Vc的值。

在图3所示的第一控制中，在上述周期控制中的各个第一动作时(期间T1)按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换第三开关元件Q3，在上述周期控制中的各个第二动作时(期间T2)按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换第三开关元件Q3，在各个第三动作时(期间T3)将第三开关元件Q3维持为断开状态。

在图4所示的第二控制中，控制部50在上述周期控制中的各个第三动作时(期间T3)按照接通状态、断开状态、接通状态的顺序切换上述第三开关元件Q3，在上述周期控制中的各个第一动作时(期间T1)以及第二动作时(期间T2)将第三开关元件Q3维持为接通状态。

如图2所示，控制部50在步骤S5中判断为一对第一导电路81之间的电压Vc超过第二阈值电压V2的情况下，在步骤S6中确认在导电路82A中流动的电流的值Iin。第二阈值电压V2相当于在图4那样的第二控制中使接通期间逐渐增大的情况下占空比切换为1(断开期间切换为0)的时刻的电压Vc。第二阈值电压V2可以预先作为值而具备，也可以在第二PWM信号的占空比成为1的情况下，在步骤S5中判断为“是”。

控制部50在步骤S6之后，在步骤S7中，判断电流值Iin是否与目标电流值(要求电流值)Ireq一致，如果电流值Iin与目标电流值(要求电流值)Ireq相等，则在步骤S7中判断为“否”，使处理返回到步骤S6。控制部50在步骤S7中判断为电流值Iin与目标电流值(要求电流值)Ireq不一致的情况下，在步骤S7中判断为“是”，在步骤S8中调整向第一开关元件Q1以及第二开关元件Q2提供的PWM信号的占空比(第一占空比Duty1)。在步骤S8中，以进行使电流值Iin接近目标电流值Ireq的反馈动作的方式增减第一占空比Duty1。控制部50在步骤S8之后，在有预先确定的结束判定的情况下(在步骤S9中为“是”的情况下)，或者在有预先确定的结束要求的情况下(在步骤S10中为“是”的情况下)，结束图2的控制，在并非如此的情况下，使处理返回到步骤S6。也就是说，控制部50在进行上述周期控制的同时反复进行反馈控制，直到有结束判定或结束要求，所述反馈控制以使电流值Iin接近目标电流值Ireq的方式调整第一占空比Duty1。

控制部50在步骤S5中判断为“是”之后，反复进行步骤S6、S7、S8的处理，直到在步骤S9中判断为“是”或者在步骤S10中判断为“是”。这样反复进行步骤S6、S7、S8的控制是第三控制。第三控制是如下控制：如图5所示，在进行上述周期控制的同时，在上述周期控制中的各个第一动作时(期间T1)、各个第二动作时(期间T2)、各个第三动作时(期间T3)中的任一动作时均将第三开关元件Q3维持为接通状态。

在图2的例子中，控制部50在一对第一导电路81之间的电压Vc为超过第一阈值电压V1的值且为第二阈值电压V2以下的情况下进行第二控制，在一对第一导电路81之间的电压Vc从第二阈值电压V2以下切换为超过上述第二阈值电压V2的值的情况下，从第二控制切换为第三控制。第二阈值电压V2是大于第一阈值电压V1的值。

5.效果的例子

接下来的说明涉及第一实施方式的效果。

电力转换装置1在通过周期控制在一对第二导电路82与一对第一导电路81之间进行电力转换的情况(在上述的例子中进行上述升压动作的情况)下，如图3那样进行第一控制以使第三开关元件Q3接通断开。因此，电力转换装置1能够抑制在扼流线圈25中流动的电流。而且，电力转换装置1在第一动作以及第二动作中的任一动作中均按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换第三开关元件Q3来抑制电流，因此能够抑制电流过于大幅变动。而且，在第一控制中，在第三动作时将第三开关元件Q3维持为断开状态，因此能够进一步抑制在扼流线圈25中流动的电流。

如图4所示，电力转换装置1不仅能够进行第一控制，还能够进行第二控制，当在第二控制中进行各第三动作时，通过使第三开关元件Q3接通断开，能够抑制电流在扼流线圈25中过度流动。

电力转换装置1在一对第一导电路81之间的电压Vc为阈值电压V1以下那样的状态(电容负载94的充电程度小的状态)下，进行第一控制。并且，电力转换装置1在一对第一导电路81之间的电压Vc从阈值电压V1以下切换为超过阈值电压V1的值的情况(切换为电容负载94的充电程度某种程度大的状态的情况)下，能够从第一控制切换为第二控制。该电力转换装置1一边与一对第一导电路81之间的电压相匹配地抑制在扼流线圈25中流动的电流一边稳定地保持。

如图5所示，电力转换装置1不仅能够进行第一控制，还能够根据需要进行第三控制，解除基于第三开关元件Q3的接通断开的电流抑制。

电力转换装置1能够在电容负载94的充电程度小的状态下进行第一控制，在电容负载94的充电程度为中等程度的状态下进行第二控制，在电容负载94的充电程度大的状态下进行第三控制。该电力转换装置1能够在电容负载94的充电程度小的状态或者中等程度的状态下，一边与一对第一导电路81之间的电压相匹配地抑制在扼流线圈25中流动的电流一边稳定地保持，在电容负载94的充电程度大的情况下，解除基于第三开关元件Q3的接通断开的电流抑制，向不取决于第三开关元件Q3的控制(基于开关电路20以及转换电路10的控制)转移。

<其他实施方式>

本公开并不限定于通过上述记述以及附图说明的实施方式。例如，上述或后述的实施方式的特征能够在不矛盾的范围内进行所有组合。另外，上述或后述的实施方式中的任一特征只要未作为必要特征进行明示，则也可以省略。而且，上述的实施方式也可以如下变更。

在第一实施方式的说明中，作为通电部的一例，例示了二极管26，但并不限定于该例。例如，也可以使用FET等半导体开关元件代替二极管26，在第一动作时或第三动作时，由第三开关元件Q3、上述FET以及扼流线圈25构成同步整流方式的斩波电路。

此外，应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示，并不是限制性的。本发明的范围并不限定于本次公开的实施方式，意图包括由权利要求书示出的范围内或与权利要求书等同的范围内的所有变更。

标号说明

1：电力转换装置

6：电压转换部

10：转换电路

20：开关电路

21：推挽电路

22：斩波电路

25：扼流线圈

26：二极管(通电部)

27：电容器

30：变压器

31：第一线圈部

32：第二线圈部

32A：第一绕组

32B：第二绕组

32C：中心抽头

41：检测部

42：检测部

50：控制部

61：第一端部

62：第二端部

68：中间部

81：一对第一导电路

82：一对第二导电路

82A：导电路(一个导电路)

82B：导电路(另一个导电路)

91：第一蓄电部

92：第二蓄电部(直流电源)

94：电容负载

100：电源系统

Q1：第一开关元件

Q2：第二开关元件

Q3：第三开关元件。

Claims (6)

1.一种电力转换装置，用于具备直流电源、电容负载、一对第一导电路以及一对第二导电路的电源系统，并在所述一对第二导电路与所述一对第一导电路之间进行电力转换，所述一对第一导电路是供针对所述电容负载的充电电流以及来自所述电容负载的放电电流流动的路径，所述一对第二导电路是从所述直流电源供给电力的路径，其中，

所述电力转换装置具备：

变压器，具有第一线圈部、具有第一绕组及第二绕组的第二线圈部、以及设置在所述第一绕组与所述第二绕组之间的中心抽头，所述第一线圈部与所述第二线圈部磁耦合；

转换电路，在所述第一线圈部与所述一对第一导电路之间进行转换动作；以及

开关电路，在所述一对第二导电路与所述第二线圈部之间进行转换动作，

所述开关电路包括：

扼流线圈，设置在所述一对第二导电路中的一个导电路与所述中心抽头之间；

第一开关元件，设置在所述一对第二导电路中的另一个导电路与所述第一绕组中的与所述中心抽头相反侧的第一端部之间；

第二开关元件，设置在所述另一个导电路与所述第二绕组中的与所述中心抽头相反侧的第二端部之间；

第三开关元件，设置在所述一个导电路与所述扼流线圈之间，在接通状态时容许电流经由所述一个导电路向所述扼流线圈侧的流动，在断开状态时切断电流经由所述一个导电路向所述扼流线圈侧的流动，

通电部，能够在所述扼流线圈与所述第三开关元件之间的中间部与所述另一个导电路之间，容许电流沿从所述另一个导电路侧朝向所述中间部侧的第一方向流动；以及

控制部，进行仅使所述第一开关元件以及所述第二开关元件中的所述第一开关元件成为接通状态的第一动作、仅使所述第一开关元件以及所述第二开关元件中的所述第二开关元件成为接通状态的第二动作、以及使所述第一开关元件以及所述第二开关元件这两者成为接通状态的第三动作，

所述控制部在进行周期控制的同时，至少进行第一控制，所述周期控制周期性地反复进行切换控制，所述切换控制按照所述第三动作、所述第一动作、所述第三动作、所述第二动作的顺序切换动作，所述第一控制在所述周期控制中的各个所述第一动作时按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换所述第三开关元件，在所述周期控制中的各个所述第二动作时按照断开状态、接通状态、断开状态的顺序切换所述第三开关元件，并在各个所述第三动作时将所述第三开关元件维持为断开状态。

2.根据权利要求1所述的电力转换装置，

所述控制部在进行所述周期控制的同时，至少进行第二控制，所述第二控制在所述周期控制中的各个所述第三动作时按照接通状态、断开状态、接通状态的顺序切换所述第三开关元件，在所述周期控制中的各个所述第一动作时以及各个所述第二动作时将所述第三开关元件维持为接通状态。

3.根据权利要求2所述的电力转换装置，

所述控制部在所述一对第一导电路之间的电压为阈值电压以下的情况下进行所述第一控制，在所述一对第一导电路之间的电压从所述阈值电压以下切换为超过所述阈值电压的值的情况下，从所述第一控制切换为所述第二控制。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电力转换装置，

所述控制部在进行所述周期控制的同时，至少进行第三控制，所述第三控制在所述周期控制中的各个所述第一动作时、各个所述第二动作时及各个所述第三动作时均将所述第三开关元件维持为接通状态。

5.根据权利要求3所述的电力转换装置，

所述控制部在进行所述周期控制的同时，至少进行第三控制，所述第三控制在所述周期控制中的各个所述第一动作时、各个所述第二动作时及各个所述第三动作时均将所述第三开关元件维持为接通状态，

所述控制部在所述一对第一导电路之间的电压超过所述阈值电压且为比所述阈值电压大的第二阈值电压以下的情况下进行所述第二控制，在所述一对第一导电路之间的电压从所述第二阈值电压以下切换为超过所述第二阈值电压的值的情况下从所述第二控制切换为所述第三控制。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电力转换装置，

所述开关电路具有包括所述第三开关元件、所述通电部以及所述扼流线圈的斩波电路，

所述控制部以使在所述第一控制时使在所述一个导电路中流动的电流的值接近目标电流值的方式控制所述斩波电路。