DE112017006409T5

DE112017006409T5 - Leistungsversorgungsschaltung und elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE112017006409T5
Application number: DE112017006409.0T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Oyama
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-08-29
Also published as: CN110168886A; JP7056581B2; JPWO2018116699A1; WO2018116699A1; US20200076304A1

Abstract

Die vorliegende Leistungsversorgungsschaltung umfasst ein erstes Schaltelementpaar, das ein erstes High-Side-Schaltelement und ein zweites Low-Side-Schaltelement umfasst, ein zweites Schaltelementpaar, das ein drittes High-Side-Schaltelement und ein viertes Low-Side-Schaltelement umfasst, und eine Steuereinheit, die die Schaltelemente im ersten und zweiten Schaltelementpaar auf eine komplementäre Art und Weise ansteuert; wobei die Steuereinheit ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem dritten Betriebsmodus derart einstellt, dass sich das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem ersten Betriebsmodus und das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem zweiten Betriebsmodus kontinuierlich ändern, und den Schalt-Tastgrad des ersten Schaltelementpaares und den Schalt-Tastgrad des zweiten Schaltelementpaares auf Basis des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses im dritten Betriebsmodus einstellt.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungsversorgungsschaltung und ein Elektrofahrzeug.
[Stand der Technik]
Bisher ist ein Wandler vorgeschlagen worden, der einen Abwärts-Aufwärts-Betrieb durchführen kann. PTL 1 beschreibt zum Beispiel einen Wandler, der als ein Abwärtswandler arbeitet, falls eine Eingangsspannung höher als eine Ausgangsspannung ist, als ein Aufwärtswandler arbeitet, falls die Eingangsspannung niedriger als die Ausgangsspannung ist, und als ein Abwärts-Aufwärts-Wandler arbeitet, falls die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung im Pegel relativ nahe zueinander liegen.
[Entgegenhaltungsliste]
[Patentliteratur]
[PTL 1]
Japanisches Patent, Offenlegungs-Nr. 2012-34516 .
[Kurzdarstellung]
[Technisches Problem]
In einem derartigen Gebiet ist es wünschenswert, den Betrieb zu einem anderen umzuschalten, sodass der Ausgang von der Leistungsversorgungsschaltung so wenig wie möglich schwankt.
Daher besteht eines der Ziele der vorliegenden Offenbarung darin, eine Leistungsversorgungsschaltung und ein Elektrofahrzeug bereitzustellen, in der bzw. dem jeweils ein Betrieb zu einem anderen umgeschaltet werden kann, sodass ein Ausgang von der Leistungsversorgungsschaltung so wenig möglich schwankt.
[Lösung des Problems]
Die vorliegende Offenbarung ist zum Beispiel eine Leistungsversorgungsschaltung, die Folgendes beinhaltet: ein erstes Schaltelementpaar mit einem ersten High-Side-Schaltelement und einem zweiten Low-Side-Schaltelement; ein zweites Schaltelementpaar mit einem dritten High-Side-Schaltelement und einem vierten Low-Side-Schaltelement; und einen Steuerabschnitt, der die jeweiligen Schaltelemente im ersten und zweiten Schaltelementpaar komplementär ansteuert, wobei der Steuerabschnitt ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem dritten Betriebsmodus auf eine derartige Weise einstellt, dass sich ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem ersten Betriebsmodus und ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem zweiten Betriebsmodus kontinuierlich ändern, und einen Schalt-Tastgrad des ersten Schaltelementpaares und einen Schalt-Tastgrad des zweiten Schaltelementpaares auf Basis des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses im dritten Betriebsmodus einstellt.
Zusätzlich dazu kann die vorliegende Offenbarung ein Elektrofahrzeug sein, das Folgendes beinhaltet: eine Umwandlungseinrichtung, die eine Versorgung einer Leistung von einem Leistungsversorgungssystem einschließlich der oben beschriebenen Leistungsversorgungsschaltung empfängt und die Leistung in eine Antriebskraft eines Fahrzeugs umwandelt; und eine Steuerung, die eine Informationsverarbeitung bezüglich einer Fahrzeugsteuerung auf Basis von Informationen, die mit einer Leistungsspeichereinrichtung assoziiert sind, verarbeitet.
[Vorteilhafter Effekt der Erfindung]
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Betrieb zu einem anderen umgeschaltet werden, sodass der Ausgang von der Leistungsversorgungsschaltung so wenig wie möglich schwankt. Es sollte angemerkt werden, dass der hier beschriebene Effekt nicht notwendigerweise beschränkt ist und beliebige in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Effekte angeboten werden können. Zusätzlich dazu werden die Inhalte der vorliegenden Offenbarung nicht als durch den beispielhaft dargestellten Effekt beschränkt interpretiert.
Figurenliste

1 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Konfiguration einer Leistungsversorgungsschaltung gemäß einer Ausführungsform abbildet.
2A und 2B sind jeweils Graphen zum Erläutern eines Beispiels für einen Betrieb der Leistungsversorgungsschaltung gemäß der Ausführungsform.
3A und 3B sind jeweils Graphen zum Erläutern eines konkreten Beispiels für einen Betrieb der Leistungsversorgungsschaltung gemäß der Ausführungsform.
4 ist ein Blockdiagramm zum Erläutern eines Anwendungsbeispiels.
5 ist ein Blockdiagramm zum Erläutern eines anderen Anwendungsbeispiels.

[Beschreibung der Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine Ausführungsform und dergleichen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Beschreibung gemäß der folgenden Reihenfolge gegeben ist.
<Ausführungsform>
<Modifizierte Beispiele>
<Anwendungsbeispiele>
Eine Ausführungsform und dergleichen, die unten beschrieben werden, sind bevorzugte konkrete Beispiele für die vorliegende Offenbarung und die Inhalte der vorliegenden Offenbarung sind keineswegs auf die Ausführungsform und dergleichen beschränkt.
<Aus führungsform>
[Konfigurationsbeispiel der
Leistungsversorgungsschaltung]
1 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für eine Konfiguration einer Leistungsversorgungsschaltung (Leistungsversorgungsschaltung 1) gemäß einer Ausführungsform abbildet. Die Leistungsversorgungsschaltung 1 ist zum Beispiel ein Wandler, der einen Abwärts-Aufwärts-Betrieb einer Eingangsspannung durchführen kann. Die Leistungsversorgungsschaltung 1 wird schematisch durch Koppeln einer Halbbrückenschaltung 10A, in der ein N-Kanal-MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) Q1 als ein Beispiel für ein Schaltelement und ein MOSFET Q2 miteinander in Reihe geschaltet sind, und einer Halbbrückenschaltung 10B, in der ein MOSFET Q3 und ein MOSFET Q4 miteinander in Reihe geschaltet sind, konfiguriert. Ein erstes Schaltelementpaar wird durch die MOSFETs Q1 und Q2 konfiguriert und ein zweites Schaltelementpaar wird durch die MOSFETs Q3 und Q4 konfiguriert.
Ein Beispiel für eine Konfiguration der Leistungsversorgungsschaltung 1 wird ausführlich beschrieben. Sowohl ein Eingangsanschluss EIN als auch eine Masse GND ist mit der Halbbrückenschaltung 10A verbunden. Genauer gesagt, ist der Eingangsanschluss EIN mit dem MOSFET Q1 als das High-Side-Schaltelement verbunden und die Masse GND ist mit dem MOSFET Q2 als das Low-Side-Schaltelement verbunden. Es sollte angemerkt werden, dass das High-Side-Schaltelement ein Schaltelement bedeutet, das mit einer Seite mit hohem Potenzial verbunden ist, und das Low-Side-Schaltelement bedeutet ein Schaltelement, das mit einer Seite mit niedrigem Potenzial verbunden ist.
Der Eingangsanschluss EIN ist mit einer nicht abgebildeten Leistungsversorgung verbunden und eine Eingangsspannung Vin wird von der Leistungsversorgung zu der Leistungsversorgungsschaltung 1 geliefert. Die Eingangsspannung Vin beträgt zum Beispiel ungefähr 100 bis 400 V. Ein Kondensator C1 zur Stabilisierung ist zwischen dem Eingangsanschluss EIN und der Masse GND geschaltet.
Sowohl ein Ausgangsanschluss AUS als auch die Masse GND ist mit der Halbbrückenschaltung 10B verbunden. Genauer gesagt, ist der Ausgangsanschluss AUS mit dem MOSFET Q3 als das High-Side-Schaltelement verbunden und die Masse GND ist mit dem MOSFET Q4 als das Low-Side-Schaltelement verbunden. Ein Kondensator C2 und eine nicht abgebildete Last sind mit einer Ausgangsseite der Halbbrückenschaltung 10B verbunden.
Ein Verbindungsmittelpunkt zwischen dem MOSFET Q1 und dem MOSFET Q2 und ein Verbindungsmittelpunkt zwischen dem MOSFET Q3 und dem MOSFET Q4 sind über eine Induktivität L1 miteinander verbunden.
Eine Steuereinheit 2 als ein Beispiel für einen Steuerabschnitt steuert den MOSFET Q1 und den MOSFET Q2 komplementär an, wodurch ein erstes Schaltelementpaar konfiguriert wird. Zusätzlich dazu steuert die Steuereinheit 2 den MOSFET Q3 und den MOSFET Q4 komplementär an, wodurch ein zweites Schaltelementpaar konfiguriert wird. Die Formulierung „steuert komplementär an“ bedeutet, dass das Ansteuern auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass sich, wenn sich ein MOSFET in einem EIN-Zustand befindet, der andere MOSFET in einem AUS-Zustand befindet. Es sollte angemerkt werden, dass die Steuereinheit 2 die Zeiträume berechnet, für die die jeweiligen MOSFETs EIN/AUS-geschaltet sind oder dergleichen, zum Beispiel durch eine digitale arithmetische Operation.
Ein Fehlerverstärker 3 vergleicht zum Beispiel eine Spannung (Ausgangsspannung) Vout, die vom Ausgangsanschluss AUS ausgegeben wird, mit einer Referenzspannung Vref und gibt ein Vergleichsergebnis als ein Rückkopplungssignal STRG zu der Steuereinheit 2 aus. Die Steuereinheit 2 führt die Steuerung auf eine derartige Weise durch, dass das Schalten der jeweiligen MOSFETs auf Basis des Rückkopplungssignals STRG angepasst wird, und der Ausgang von der Leistungsversorgungsschaltung 1 eine konstante Spannung wird.
Es sollte angemerkt werden, dass, wie in 1 abgebildet, die Leistungsversorgungsschaltung 1 gemäß der Ausführungsform eine Konfiguration aufweist, die bilateral symmetrisch ist, und eine bidirektionale Schaltung (Wandler) ist, die selbst in dem Fall arbeitet, bei dem die Eingangsseite und die Ausgangsseite umgekehrt sind. Die Batterien sind zum Beispiel jeweils mit der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Leistungsversorgungsschaltung 1 verbunden und das Laden und Entladen kann über die Leistungsversorgungsschaltung 1 zwischen den Batterien ausgetauscht werden.
[Betriebsbeispiel der Leistungsversorgungsschaltung]
Als Nächstes wird eine Beschreibung bezüglich eines Beispiels für einen Betrieb der Leistungsversorgungsschaltung 1 gegeben. In dem Fall, bei dem eine an dem Eingangsanschluss EIN angelegte Eingangsspannung Vin höher ist als eine vom Ausgangsanschluss AUS ausgegebene Ausgangsspannung Vout, arbeitet die Leistungsversorgungsschaltung 1 als ein Abwärtswandler. Es sollte angemerkt werden, dass ein Modus, in dem die Leistungsversorgungsschaltung 1 als der Abwärtswandler arbeitet, zweckmäßig als ein Abwärtsmodus (erster Betriebsmodus) bezeichnet wird. Im Abwärtsmodus führt die Steuereinheit 2 die Steuerung durch, bei der die MOSFETs Q1 und Q2 abwechselnd EIN/AUS-geschaltet werden, der MOSFET Q3 immer im EIN-Zustand gehalten wird und der MOSFET Q4 immer im AUS-Zustand gehalten wird.
Im Gegensatz dazu, in dem Fall, bei dem die an dem Eingangsanschluss EIN angelegte Eingangsspannung Vin niedriger ist als die vom Ausgangsanschluss AUS ausgegebene Ausgangsspannung Vout, arbeitet die Leistungsversorgungsschaltung 1 als ein Aufwärtswandler. Es sollte angemerkt werden, dass ein Modus, in dem die Leistungsversorgungsschaltung 1 als der Aufwärtswandler arbeitet, zweckmäßig als ein Aufwärtsmodus (zweiter Betriebsmodus) bezeichnet wird. Im Aufwärtsmodus führt die Steuereinheit 2 die Steuerung durch, bei der die MOSFETs Q3 und Q4 abwechselnd EIN/AUS-geschaltet werden, der MOSFET Q1 immer im EIN-Zustand gehalten wird und der MOSFET Q2 immer im AUS-Zustand gehalten wird.
Im Übrigen wird, in dem Fall, bei dem die Eingangsspannung Vin und die Ausgangsspannung Vout Spannungen sind, die im Pegel sehr nahe zueinander liegen, ein EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 (eine Rate eines Zeitraums, für den ein MOSFET in einem vorbestimmten Schaltzyklus EIN-geschaltet ist) oder ein EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 ein Wert nahe 0. Tatsächlich weist jeder dieser EIN-Tastgrade eine Untergrenze auf und es besteht die Möglichkeit, dass, wenn der EIN-Tastgrad unter einem gewissen Pegel liegt, das Schalten nicht richtig durchgeführt wird. Daher wird in dem Fall, bei dem die Eingangsspannung Vin und die Ausgangsspannung Vout die Spannungen sind, die im Pegel nahe zueinander liegen, der Abwärts-Aufwärts-Betrieb durchgeführt. Es sollte angemerkt werden, dass der Modus, in dem die Leistungsversorgungsschaltung 1 den Abwärts-Aufwärts-Betrieb durchführt, zweckmäßig als ein Abwärts-Aufwärts-Modus (dritter Betriebsmodus) bezeichnet wird. Im Abwärts-Aufwärts-Modus führt die Steuereinheit 2 die Steuerung auf eine derartige Weise durch, dass, während die MOSFETs Q1 und Q2 abwechselnd EIN/AUS-geschaltet werden, die MOSFETs Q3 und Q4 abwechselnd EIN/AUSgeschaltet werden.
Im ersten bis dritten Betriebsmodus kann, wenn der EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 Din ist und der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 Dout ist, das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung durch die folgende Gleichung (1) vorgegeben werden:
(1 - Din) / (1 - Dout) (1)
Die Steuereinheit 2 führt die Anpassung der Tastgrade der MOSFETs und das Schalten der Betriebsmodi auf Basis eines Rückkopplungssignals STRG, das vom Fehlerverstärker 3 eingegeben wird, durch.
2A ist ein Graph, der ein Beispiel für eine Beziehung zwischen der Spannung des Rückkopplungssignals STRG und der EIN-Tastgrade der MOSFETs Q2 und Q4 abbildet. In 2A repräsentiert eine Abszissenachse eine Spannung [V] des Rückkopplungssignals STRG und repräsentiert eine Ordinatenachse einen Wert des EIN-Tastgrads. Zusätzlich dazu gibt eine Linie LN1 in 2A eine Änderung im EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 im Abwärtsmodus an und gibt eine Linie LN2 eine Änderung im EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 im Abwärtsmodus an. Eine Linie LN3 gibt eine Änderung im EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 im Abwärts-Aufwärts-Modus an und eine Linie LN4 gibt eine Änderung im EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 im Abwärts-Aufwärts-Modus an. Eine Linie LN5 gibt eine Änderung im EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 im Aufwärtsmodus an und eine Linie LN6 gibt eine Änderung im EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 im Aufwärtsmodus an.
2B ist ein Graph, der ein Beispiel für eine Beziehung zwischen der Spannung des Rückkopplungssignals STRG und einem Abwärts-Aufwärts-Verhältnis, das aus der oben beschriebenen Gleichung (1) erhalten wird, abbildet. In 2B repräsentiert eine Abszissenachse die Spannung [V] des Rückkopplungssignals STRG und repräsentiert eine Ordinatenachse das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis. In 2B gibt eine Linie LN10 eine Änderung im Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im Abwärtsmodus an, gibt eine Linie LN11 eine Änderung im Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im Abwärts-Aufwärts-Modus an und gibt eine Linie LN12 eine Änderung im Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im Aufwärtsmodus an.
In 2A und 2B ist ein Bereich des Rückkopplungssignals STRG zum Beispiel zu 0 bis 5 V eingestellt und das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis ist so eingestellt, dass es sich in diesem Bereich bis zu 0,5 bis 2,0 ändert. Bezüglich des Tastgrads, im Bereich von 0 bis weniger als 0,1, schlägt das Ansteuern des MOSFET fehl und somit gibt es den Fall, bei dem der MOSFET nicht perfekt EIN-geschaltet ist, oder den Fall, bei dem der MOSFET überhaupt nicht EIN-geschaltet ist. Daher ist der Betrieb des MOSFET in diesem Bereich unzulässig. In dem Fall, bei dem der Tastgrad 0 ist, mit anderen Worten in dem Fall, bei dem keine Schaltoperation durchgeführt wird, und somit der MOSFET kontinuierlich im AUS-Zustand bleibt (sowohl der MOSFET Q1 als auch Q3 kontinuierlich im EIN-Zustand bleiben), ist der Betrieb gestattet, da es kein Problem im Betrieb gibt.
Wie in 2A abgebildet, arbeitet die Leistungsversorgungsschaltung 1 in dem Fall, bei dem die Spannung des Rückkopplungssignals STRG in den Bereich von 0 bis 2 V fällt, in dem Abwärtsmodus. Im Abwärtsmodus ist der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 so eingestellt, dass er 0 hält. Der EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 wird zu 0,5 eingestellt, wenn das Rückkopplungssignal STRG 0 V ist, und wird zu 0,1 eingestellt, wenn das Rückkopplungssignal STRG 2 V ist. Zusätzlich dazu ändert sich der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 in einer linearen Beziehung, wie durch die Linie LN1 angegeben.
In dem Fall, bei dem das Rückkopplungssignal STRG in den Bereich von 3 bis 5 V fällt, arbeitet die Leistungsversorgungsschaltung 1 in dem Aufwärtsmodus. Im Aufwärtsmodus ist der EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 so eingestellt, dass er 0 hält. Der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 wird zu 0,1 eingestellt, wenn das Rückkopplungssignal STRG 3 V ist, und wird zu 0,5 eingestellt, wenn das Rückkopplungssignal STRG 5 V ist. Zusätzlich dazu ändert sich der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 in einer linearen Beziehung, wie durch die Linie LN6 angegeben.
In dem Fall, bei dem das Rückkopplungssignal STRG in den Bereich von 1,5 bis 3,5 V fällt, arbeitet die Leistungsversorgungsschaltung 1 in dem Abwärts-Aufwärts-Modus. Es sollte angemerkt werden, dass bezüglich des Falls, bei dem das Rückkopplungssignal STRG zwischen den Bereich von 1,5 bis 2 V fällt (ein Beispiel für einen ersten Bereich), die Leistungsversorgungsschaltung 1 in einem beliebigen Betriebsmodus, der aus dem Abwärtsmodus und dem Abwärts-Aufwärts-Modus ausgewählt wird, arbeiten kann. Bezüglich des Falls, bei dem das Rückkopplungssignal STRG zwischen den Bereich von 3 bis 3,5 V fällt (ein Beispiel für einen zweiten Bereich), kann die Leistungsversorgungsschaltung 1 zusätzlich in einem beliebigen Betriebsmodus, der aus dem Aufwärtsmodus und dem Abwärts-Aufwärts-Modus ausgewählt wird, arbeiten.
In 2B wird, wie oben beschrieben, das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im Abwärtsmodus durch die Linie LN10 angegeben und das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im Aufwärtsmodus wird durch die Linie LN12 angegeben. Das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im Abwärts-Aufwärts-Modus wird zum Beispiel auf eine derartige Weise eingestellt, dass sich das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im Abwärtsmodus und das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im Aufwärtsmodus kontinuierlich, gleichmäßig ändern (Änderung ungefähr linear). Dann stellt die Steuereinheit 2 die Schalt-Tastgrade der MOSFETs Q1 und Q2 (z. B. den EIN-Tastgrad des MOSFET Q2) und die Schalt-Tastgrade der MOSFETs Q3 und Q4 (z. B. den EIN-Tastgrad des MOSFET Q4) auf Basis des eingestellten Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses ein und steuert die jeweiligen MOSFETs an.
Die Steuereinheit 2 bewirkt zum Beispiel, dass eine Änderungsrate des EIN-Tastgrads des MOSFET Q2 im Abwärts-Aufwärts-Modus kleiner ist als eine Änderungsrate des EIN-Tastgrads des MOSFET Q2 im Abwärtsmodus. Genauer gesagt, stellt die Steuereinheit 2 die Änderungsrate des EIN-Tastgrads des MOSFET Q2 im Abwärts-Aufwärts-Modus zu 1/2 (ein halb) der Änderungsrate des EIN-Tastgrads des MOSFET Q2 im Abwärtsmodus ein. Es sollte angemerkt werden, dass die Änderungsrate des EIN-Tastgrads zum Beispiel durch Steigungen der in 2A abgebildeten Linien LN festgelegt wird.
Zusätzlich dazu bewirkt die Steuereinheit 2, dass die Änderungsrate des EIN-Tastgrads des MOSFET Q4 im Abwärts-Aufwärts-Modus kleiner ist als die Änderungsrate des EIN-Tastgrads des MOSFET Q4 im Aufwärtsmodus. Genauer gesagt, stellt die Steuereinheit 2 die Änderungsrate des EIN-Tastgrads des MOSFET Q4 im Abwärts-Aufwärts-Modus zu 1/2 (ein halb) der Änderungsrate des EIN-Tastgrads des MOSFET Q4 im Aufwärtsmodus ein.
Die EIN-Tastgrade der MOSFETs Q2 und Q4 im Abwärts-Aufwärts-Modus werden auf die oben beschriebene Art und Weise eingestellt und die MOSFETs Q2 und Q4 werden auf Basis der EIN-Tastgrade von Interesse angesteuert, was dazu führt, wie in 2B abgebildet, dass die Abwärts-Aufwärts-Verhältnisse in den Betriebsmodi kontinuierlich geändert werden können. Infolgedessen ändert sich das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in dem Fall, bei dem das Rückkopplungssignal STRG im Bereich von 1,5 bis 2 V liegt, egal, wie der Abwärtsmodus und der Abwärts-Aufwärts-Modus in diesem Bereich zueinander umgeschaltet werden, kaum. Daher können die Betriebsmodi gleichmäßig zueinander umgeschaltet werden, ohne die Schwankung des Ausgangs aus der Leistungsversorgungsschaltung 1 zu verursachen. Zusätzlich dazu sind, da sich eine Änderungsmenge des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses zu einer Änderungsmenge des Rückkopplungssignals STRG kaum ändert, die Steuercharakteristiken der Leistungsversorgungsschaltung 1 auch ungefähr dieselben. Zusätzlich dazu ändert sich das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in dem Fall, bei dem das Rückkopplungssignal STRG im Bereich von 3 bis 3,5 V liegt, egal, wie der Aufwärtsmodus und der Abwärts-Aufwärts-Modus in diesem Bereich zueinander umgeschaltet werden, kaum. Daher können die Betriebsmodi gleichmäßig zueinander umgeschaltet werden, ohne die Schwankung des Ausgangs aus der Leistungsversorgungsschaltung 1 zu verursachen. Zusätzlich dazu sind, da sich eine Änderungsmenge des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses zu einer Änderungsmenge des Rückkopplungssignals STRG kaum ändert, die Steuercharakteristiken der Leistungsversorgungsschaltung 1 auch ungefähr dieselben.
Es sollte angemerkt werden, dass im Betrieb der oben beschriebenen Leistungsversorgungsschaltung 1 ein Schwellenwert, mit dem der Betriebsmodus zu einem anderen umgeschaltet wird, Hysterese gegeben werden kann. Ein erster Schwellenwert (erster Wert), mit dem der Abwärtsmodus zum Abwärts-Aufwärts-Modus umgeschaltet wird, kann zum Beispiel zu einem Spannungswert von 2 V des Rückkopplungssignals STRG eingestellt werden, und ein zweiter Schwellenwert (zweiter Wert), mit dem der Abwärts-Aufwärts-Modus zum Abwärtsmodus geschaltet wird, kann zu einem Spannungswert von 1,5 V des Rückkopplungssignals STRG eingestellt werden. Es bedarf nur, dass der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert jeweils unterschiedliche Werte sind. Der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert sind jedoch zu einem Maximalwert bzw. einem Minimalwert im Bereich (z. B. dem Bereich von 1,5 bis 2 V) eingestellt, in dem der Betrieb mit einem beliebigen Betriebsmodus, der aus dem Abwärtsmodus und dem Abwärts-Aufwärts-Modus ausgewählt wird, durchgeführt werden kann, was dazu führt, dass die große Hysterese angenommen werden kann, wenn der Betriebsmodus zu einem anderen umgeschaltet wird. Daher kann verhindert werden, dass der Betriebsmodus infolge der geringfügigen Schwankung in der Nähe des Schwellenwerts häufig zu einem anderen umgeschaltet wird.
Zusätzlich dazu kann zum Beispiel ein Schwellenwert (dritter Wert), mit dem der Aufwärtsmodus zum Abwärts-Aufwärts-Modus umgeschaltet wird, zu einem Spannungswert von 3,5 V des Rückkopplungssignals STRG eingestellt werden und ein Schwellenwert (vierter Wert), mit dem der Abwärts-Aufwärts-Modus zum Aufwärtsmodus umgeschaltet wird, kann zu einem Spannungswert von 3 V des Rückkopplungssignals STRG eingestellt werden. Es bedarf nur, dass der dritte Schwellenwert und der vierte Schwellenwert jeweils unterschiedliche Werte sind. Der dritte Schwellenwert und der vierte Schwellenwert sind jedoch zu einem Maximalwert bzw. einem Minimalwert im Bereich (z. B. dem Bereich von 3 bis 3,5 V) eingestellt, in dem der Betrieb mit einem beliebigen Betriebsmodus, der aus dem Abwärtsmodus und dem Abwärts-Aufwärts-Modus ausgewählt wird, durchgeführt werden kann, was dazu führt, dass die große Hysterese angenommen werden kann, wenn der Betriebsmodus zu einem anderen umgeschaltet wird. Daher kann verhindert werden, dass der Betriebsmodus infolge der geringfügigen Schwankung in der Nähe des Schwellenwerts häufig zu einem anderen umgeschaltet wird.
[Konkretes Betriebsbeispiel der
Leistungsversorgungsschaltung]
Während konkrete numerische Werte abgebildet sind, wird ein Beispiel für einen Betrieb der Leistungsversorgungsschaltung 1 unter Bezugnahme auf 3A und 3B beschrieben. Beschreibungen, die mit Bezug auf 3A und 3B gegeben sind (die Beschreibung, die mit Bezug auf die Abszissenachse, die Ordinatenachse und die in den Linien LN repräsentierten Inhalte gegeben ist) ähneln jenen, die mit Bezug auf die oben beschriebene 2A und 2B gegeben sind. In diesem Beispiel wird eine Beschreibung mit Bezug auf ein Beispiel gegeben, bei dem der Betriebsmodus vom Abwärtsmodus zum Abwärts-Aufwärts-Modus umgeschaltet wird, und auf ein Beispiel, bei dem der Betriebsmodus vom Abwärts-Aufwärts-Modus zum Abwärtsmodus umgeschaltet wird. Natürlich sind numerische Werte in der folgenden Beschreibung lediglich ein Beispiel und die Inhalte der vorliegenden Offenbarung sind keineswegs auf die numerischen Werte beschränkt.
Da, wenn die Eingangsspannung Vin 100 V beträgt, die Ausgangsspannung Vout 70 V beträgt, und sich die Leistungsversorgungsschaltung 1 im stationären Zustand befindet, das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis zum Beispiel 0,7 wird, wird der Spannungswert des Rückkopplungssignals STRG 1 V (siehe 3B). Da der Spannungswert des Rückkopplungssignals STRG 1 V beträgt, arbeitet die Leistungsversorgungsschaltung 1 im Abwärtsmodus, bei dem der EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 0,3 ist und der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 0 ist (Punkt 1).
In dem Fall, bei dem die Eingangsspannung Vin reduziert wird, wird hier die Ausgangsspannung Vout reduziert. Da die Ausgangsspannung Vout mit einem minusseitigen Eingang des Fehlerverstärkers 3 verbunden ist, wird, wenn der Ausgang reduziert wird, der Spannungswert des Rückkopplungssignals STRG als die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 3 groß. Infolgedessen ändert sich der Betrieb derart, dass das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis erhöht wird (ein Pfeil 1 in 3B) und der EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 kontinuierlich abnimmt, sodass er der Linie LN1 folgt, was dazu führt, dass die Ausgangsspannung Vout konstant gehalten wird.
Wenn der Spannungswert des Rückkopplungssignals STRG 2 V erreicht, wird hier der Betriebsmodus vom Abwärtsmodus zum Abwärts-Aufwärts-Modus umgeschaltet. Als Reaktion auf das Schalten des Betriebsmodus ändert sich der EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 diskontinuierlich von 0,1 auf der Linie LN1 zu 0,25 auf der Linie LN3 (ein Pfeil 3 in 3A). Zusätzlich dazu ändert sich der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 als Reaktion auf das Schalten des Betriebsmodus diskontinuierlich von 0 auf der Linie LN2 zu 0,15 auf der Linie LN4 (ein Pfeil 2 in 3A).
Wenn im Abwärts-Aufwärts-Modus befindlich, erhöht sich als Nächstes die Eingangsspannung Vin und der Spannungswert des Rückkopplungssignals STRG nimmt ab. Daher erhöht sich der EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 kontinuierlich und der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 nimmt kontinuierlich ab, sodass die Ausgangsspannung Vout konstant gehalten wird (ein Pfeil 4 in 3B).
Wenn der Spannungswert des Rückkopplungssignals STRG 1,5 V erreicht, wird dann der Betriebsmodus vom Abwärts-Aufwärts-Modus zum Abwärtsmodus umgeschaltet. Als Reaktion auf das Schalten des Betriebsmodus ändert sich der EIN-Tastgrad des MOSFET Q2 diskontinuierlich von 0,3 auf der Linie LN3 zu 0,2 auf der Linie LN1 (ein Pfeil 5 in 3A). Zusätzlich dazu ändert sich der EIN-Tastgrad des MOSFET Q4 als Reaktion auf das Schalten des Betriebsmodus diskontinuierlich von 0,1 auf der Linie LN4 zu 0 auf der Linie LN2 (ein Pfeil 6 in 3A).
Die Beschreibung ist bisher mit Bezug auf die Leistungsversorgungsschaltung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gegeben worden. Laut der Leistungsversorgungsschaltung 1 gemäß der Ausführungsform können zum Beispiel die folgenden Auswirkungen erhalten werden.

• Das Schalten der Betriebsmodi des Abwärtsmodus und des Abwärts-Aufwärts-Modus und des Aufwärtsmodus und des Abwärts-Aufwärts-Modus kann gleichmäßig durchgeführt werden, ohne die Schwankung des Ausgangs von der Leistungsversorgungsschaltung zu verursachen, mit anderen Worten auf eine derartige Weise, dass sich das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis kontinuierlich ändert.
• Zusätzlich dazu wird dem Schalten der Betriebsmodi die angemessene Hysterese gegeben, was dazu führt, dass es möglich ist, zu verhindern, dass ein instabiler Betrieb, sodass der Betriebsmodus zu einem anderen frequenzumgeschaltet wird, durchgeführt wird.
• Da die Betriebsmodi zum Beispiel nur drei Modi sind: der Abwärtsmodus; der Abwärts-Aufwärts-Modus und der Aufwärtsmodus, kann eine Schaltungskonfiguration oder ein Programm zur Steuerung vereinfacht werden.

Mit der in PTL 1 beschriebenen Technologie tritt, wenn der Punkt des Schaltens des Betriebsmodus als das spezifische Spannungsverhältnis zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung entschieden ist, in dem Fall, bei dem die Eingangs- und Ausgangsspannung vor und nach dem Spannungsverhältnis schwanken, das Schalten der Betriebsmodusfrequenz auf, sodass der Betrieb instabil wird. Mit der Leistungsversorgungsschaltung 1 gemäß der Ausführungsform kann jedoch ein derartiges Problem vermieden werden. Zusätzlich dazu ändert sich mit der in PTL 1 beschriebenen Technologie, obwohl die Abwärts-Aufwärts-Verhältnisse vor und nach dem Schalten des Betriebsmodus dieselben sind, eine Änderungsmenge des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses bezüglich des Ausgangs vom Fehlerverstärker größtenteils vor und nach dem Schalten. Daher ist es auch möglich, dass die Rückkopplungssteuerung instabil wird. Da sich jedoch mit der Leistungsversorgungsschaltung 1 gemäß der Ausführungsform das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis zu der Zeit des Schaltens des Betriebsmodus kontinuierlich ändert, kann das oben beschriebene Problem vermieden werden.
<Modifizierte Beispiele>
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung bisher konkret beschrieben worden ist, sind die Inhalte der vorliegenden Offenbarung keineswegs auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Arten von Modifikationen können basierend auf der technologischen Idee der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden.
Die numerischen Werte oder dergleichen in der Ausführungsformen sind lediglich ein Beispiel und die Inhalte der vorliegenden Offenbarung sind keineswegs auf den beispielhaften numerischen Wert beschränkt. Der Wert des Rückkopplungssignals ist zum Beispiel keineswegs auf den Bereich von 0 bis 5 V beschränkt. Obwohl auch bezüglich des Tastgrads bei der Ausführungsform 0,1 der Minimalwert ist, kann der Minimalwert zu 0,05 oder dergleichen in Abhängigkeit von den Charakteristiken des Schaltelements oder der Ansteuerschaltung für das Schaltelement eingestellt werden. Obwohl auch bezüglich des Bereichs des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses bei der Ausführungsform das Abwärts-Aufwärts-Verhältnis bis zu 0,5 bis 2,0 eingestellt ist, muss bezüglich des Bereichs von weniger als 0,5 und des Bereichs von mehr als 2,0 lediglich der einfache Abwärtsbetrieb oder Aufwärtsbetrieb durchgeführt werden. Daher muss der Bereich des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses nicht auf den Bereich von 0,5 bis 2,0 beschränkt sein.
Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform das Rückkopplungssignal auf Basis der Ausgangsspannung erzeugt wird, kann das Rückkopplungssignal auch auf Basis des Ausgangsstroms oder dergleichen erzeugt werden. Zusätzlich dazu kann, obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Steuerung mit konstanter Spannung, durch die die Ausgangsspannung konstant gehalten wird, als das Beispiel gegeben ist, die vorliegende Offenbarung auch bei einer anderen Steuerung angewendet werden, wie etwa der Steuerung mit konstanter Spannung, durch die der Ausgangsstrom oder der Eingangsstrom konstant gehalten wird.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die EIN-Tastgrade der MOSFETs Q2 und Q4, mit denen sich die Abwärts-Aufwärts-Verhältnisse im Abwärtsmodus, im Abwärts-Aufwärts-Modus und im Aufwärtsmodus kontinuierlich ändern, jeweils durch die lineare Funktion festgelegt. Falls sich die Abwärts-Aufwärts-Verhältnisse im Abwärtsmodus, im Abwärts-Aufwärts-Modus und im Aufwärtsmodus kontinuierlich ändern, dann können die EIN-Tastgrade der MOSFETs Q2 und Q4 jedoch auch jeweils durch einen Gegenstand außer der linearen Funktion festgelegt werden. Es kann zum Beispiel auch eine Tabelle verwendet werden, in der die EIN-Tastgrade der MOSFETs Q2 und Q4 dem Rückkopplungssignal STRG entsprechen, mit denen sich die Abwärts-Aufwärts-Verhältnisse im Abwärtsmodus, im Abwärts-Aufwärts-Modus und im Aufwärtsmodus kontinuierlich ändern. Dann kann die Steuereinheit 2 das Schalten der jeweiligen MOSFETs unter Bezugnahme auf die Tabelle durchführen.
In der oben beschriebenen Leistungsversorgungsschaltung 1 kann, um den MOSFET anzusteuern, der immer EIN-geschaltet ist (den MOSFET Q3 im Abwärtsmodus und den MOSFET Q1 im Aufwärtsmodus), eine Bootstrap-Schaltung zum Erzeugen eines Ansteuersignals, das zu der Eingangsspannung Vin oder mehr heraufgesetzt wird, bereitgestellt sein.
Ein anderes Element, wie etwa ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor - Bipolartransistor mit isoliertem Gate), kann als das Schaltelement verwendet werden.
Die Konfiguration, das Verfahren, der Prozess, die Form, das Material und die numerischen Werte und dergleichen, die in der oben beschriebenen Ausführungsform gegeben sind, sind lediglich ein Beispiel, und eine Konfiguration, ein Verfahren, ein Prozess, eine Form, ein Material, numerische Werte und dergleichen, die sich von jenen in der Ausführungsform unterscheiden, können enthalten sein, falls notwendig. Zusätzlich dazu können die in der Ausführungsform und den modifizierten Beispielen beschriebenen Gegenstände miteinander kombiniert werden, solange der technische Widerspruch bewirkt wird.
Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Offenbarung auch die folgenden Konfigurationen annehmen kann.

(1) Eine Leistungsversorgungsschaltung, die Folgendes beinhaltet:
- ein erstes Schaltelementpaar mit einem ersten High-Side-Schaltelement und einem zweiten Low-Side-Schaltelement;
- ein zweites Schaltelementpaar mit einem dritten High-Side-Schaltelement und einem vierten Low-Side-Schaltelement; und
- einen Steuerabschnitt, der die jeweiligen Schaltelemente im ersten und zweiten Schaltelementpaar komplementär ansteuert, wobei
- der Steuerabschnitt ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem dritten Betriebsmodus auf eine derartige Weise einstellt, dass sich ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im ersten Betriebsmodus und ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem zweiten Betriebsmodus kontinuierlich ändern, und einen Schalt-Tastgrad des ersten Schaltelementpaares und einen Schalt-Tastgrad des zweiten Schaltelementpaares auf Basis des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses im dritten Betriebsmodus einstellt.
(2) Die Leistungsversorgungsschaltung nach (1), wobei der erste Betriebsmodus ein Betriebsmodus ist, bei dem eine Eingangsspannung herabgesetzt wird, der zweite Betriebsmodus ein Betriebsmodus ist, bei dem die Eingangsspannung heraufgesetzt wird, und der dritte Betriebsmodus ein Betriebsmodus ist, bei dem die Eingangsspannung herauf- und herabgesetzt wird.
(3) Die Leistungsversorgungsschaltung nach (2), wobei der Steuerabschnitt das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement im ersten Betriebsmodus ansteuert, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement im zweiten Betriebsmodus ansteuert, und das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement ansteuert, während das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement im dritten Betriebsmodus angesteuert werden.
(4) Die Leistungsversorgungsschaltung nach einem von (1) bis (3), wobei der Steuerabschnitt den Betriebsmodus als Reaktion auf ein Rückkopplungssignal, das auf Basis eines Ausgangs von der Leistungsversorgungsschaltung erzeugt wird, schaltet.
(5) Die Leistungsversorgungsschaltung nach (4), wobei in einem Fall, bei dem ein Wert des Rückkopplungssignals innerhalb eines ersten Bereichs fällt, die Leistungsversorgungsschaltung in einem Betriebsmodus arbeiten kann, der aus dem ersten Betriebsmodus und dem dritten Betriebsmodus ausgewählt wird, und in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals innerhalb eines zweiten Bereichs fällt, die Leistungsversorgungsschaltung in einem Betriebsmodus arbeiten kann, der aus dem zweiten Betriebsmodus und dem dritten Betriebsmodus ausgewählt wird.
(6) Die Leistungsversorgungsschaltung nach (5), wobei das Einstellen auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass, in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals ein erster Wert innerhalb des ersten Bereichs ist, der Betriebsmodus vom ersten Betriebsmodus zum dritten Betriebsmodus umgeschaltet wird, und das Einstellen auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass, in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals ein zweiter Wert, der sich vom ersten Wert unterscheidet, innerhalb des ersten Bereichs ist, der Betriebsmodus vom dritten Betriebsmodus zum ersten Betriebsmodus umgeschaltet wird, und das Einstellen auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass, in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals ein dritter Wert innerhalb des zweiten Bereichs ist, der Betriebsmodus vom zweiten Betriebsmodus zum dritten Betriebsmodus umgeschaltet wird, und das Einstellen auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass, in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals ein vierter Wert, der sich vom dritten Wert unterscheidet, innerhalb des zweiten Bereichs ist, der Betriebsmodus vom dritten Betriebsmodus zum zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird.
(7) Die Leistungsversorgungsschaltung nach (6), wobei der erste Wert ein Maximalwert innerhalb des ersten Bereichs ist und der zweite Wert ein Minimalwert innerhalb des ersten Bereichs ist, und der dritte Wert ein Maximalwert innerhalb des zweiten Bereichs ist und der vierte Wert ein Maximalwert innerhalb des zweiten Bereichs ist.
(8) Die Leistungsversorgungsschaltung nach einem von (1) bis (7), wobei eine Änderungsrate eines EIN-Tastgrads des zweiten Schaltelements im dritten Betriebsmodus kleiner als eine Änderungsrate eines EIN-Tastgrads des zweiten Schaltelements im ersten Betriebsmodus eingestellt ist, und eine Änderungsrate eines EIN-Tastgrads des vierten Schaltelements im dritten Betriebsmodus kleiner als eine Änderungsrate eines EIN-Tastgrads des vierten Schaltelements im zweiten Betriebsmodus eingestellt ist.
(9) Die Leistungsversorgungsschaltung nach (8), wobei die Änderungsrate des EIN-Tastgrads des zweiten Schaltelements im dritten Betriebsmodus zu 1/2 der Änderungsrate des EIN-Tastgrads des zweiten Schaltelements im ersten Betriebsmodus eingestellt ist, und die Änderungsrate des EIN-Tastgrads des vierten Schaltelements im dritten Betriebsmodus zu 1/2 der Änderungsrate des EIN-Tastgrads des vierten Schaltelements im zweiten Betriebsmodus eingestellt ist.
(10) Die Leistungsversorgungsschaltung nach einem von (1) bis (9), wobei ein Verbindungsmittelpunkt zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement und ein Verbindungsmittelpunkt zwischen dem dritten Schaltelement und dem vierten Schaltelement über eine Induktivität miteinander verbunden sind.
(11) Die Leistungsversorgungsschaltung nach einem von (1) bis (10), wobei jedes des ersten bis vierten Schaltelements einen N-Kanal-MOSFET beinhaltet.
(12) Die Leistungsversorgungsschaltung nach einem von (1) bis (11), wobei die Leistungsversorgungsschaltung eine bidirektionale Schaltung ist, die selbst in einem Fall arbeitet, bei dem eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite umgekehrt sind.
(13) Ein Elektrofahrzeug, das Folgendes beinhaltet:
- eine Umwandlungseinrichtung, die eine Versorgung einer Leistung von einem Leistungsversorgungssystem einschließlich der Leistungsversorgungsschaltung nach einem von (1) bis (12) empfängt und die Leistung in eine Antriebskraft für ein Fahrzeug umwandelt; und
- eine Steuerung, die eine Informationsverarbeitung bezüglich einer Fahrzeugsteuerung auf Basis von Informationen, die mit einer Leistungsspeichereinrichtung assoziiert sind, ausführt.

<Anwendungsbeispiele>
Die Technologie entsprechend der vorliegenden Offenbarung kann auf verschiedene Produkte angewandt werden. Die vorliegende Offenbarung kann zum Beispiel als eine Leistungsversorgungsvorrichtung mit der Leistungsversorgungsschaltung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform oder eine Batterieeinheit, die durch die Leistungsversorgungsschaltung gesteuert wird, umgesetzt werden. Darüber hinaus kann eine derartige Leistungsversorgungsvorrichtung als eine Vorrichtung umgesetzt werden, die an einer beliebigen Art von sich bewegendem Körper eines Kraftfahrzeugs, eines Elektroautos, eines hybriden Elektroautos, eines Motorrads, eines Fahrrads, einer Personenmobilität, eines Flugzeugs, einer Drohne, eines Schiffs, eines Roboters, einer Baumaschine, einer Landwirtschaftsmaschine (eines Traktors) und dergleichen montiert ist. Nachfolgend sind, obwohl konkrete Anwendungsbeispiele beschrieben werden, die Inhalte der vorliegenden Offenbarung keineswegs auf die Anwendungsbeispiele, die im Folgenden beschrieben werden, beschränkt.
„Leistungsspeichersystem in einem Fahrzeug als Anwendungsbeispiel“
Eine Beschreibung wird bezüglich eines Beispiels, bei dem die vorliegende Offenbarung bei einem Leistungsspeichersystem für ein Fahrzeug angewendet wird, unter Bezugnahme auf 4 gegeben. 4 bildet schematisch ein Beispiel für eine Konfiguration eines Hybridfahrzeugs ab, das ein Serien-Hybridsystem annimmt, bei dem die vorliegende Offenbarung angewendet wird. Das Serien-Hybridsystem ist ein Fahrzeug, das durch eine Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung unter Verwendung einer Leistung, die durch einen durch einen Verbrennungsmotor bewegten Generator erzeugt wird, oder einer Leistung, die durch eine temporäre Speicherung der erzeugten Leistung in einer Batterie erhalten wird, betrieben wird.
Dieses Hybridfahrzeug 7200 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 7201, einen Generator 7202, eine Leistung-zu-Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung 7203, ein Antriebsrad 7204a, ein Antriebsrad 7204b, ein Rad 7105a, ein Rad 7205b, eine Batterie 7208, eine Fahrzeugsteuereinrichtung 7209, verschiedene Arten von Sensoren 7210 und einen Ladeport 7211. Die oben beschriebene Leistungsversorgungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird bei einer Steuerschaltung der Batterie 7208 und einer Schaltung der Fahrzeugsteuereinrichtung 7209 angewendet.
Das Hybridfahrzeug 7200 wird mit der Leistung-zu-Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung 7203 als eine Leistungsquelle betrieben. Ein Beispiel für die Leistung-zu-Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung 7203 ist ein Motor. Die Leistung-zu-Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung 7203 wird durch die Leistung der Batterie 7208 aktiviert. Eine Drehkraft der Leistung-zu-Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung 7203 wird zu den Antriebsrädern 7204a und 7204b übertragen. Im Übrigen ist die Leistung-zu-Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung 7203 unter Verwendung einer Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Umwandlung (DC-zu-AC-Umwandlung) oder umgekehrten Umwandlung (AC-zu-DC-Umwandlung) bei einer notwendigen Position sowohl als ein Wechselstrommotor als auch als ein Gleichstrommotor anwendbar. Die verschiedenen Arten von Sensoren 7210 steuern die Verbrennungsmotordrehzahl über die Fahrzeugsteuereinrichtung 7209 und steuern einen Öffnungsgrad (Grad der Drosselöffnung) einer in der Figur nicht abgebildeten Drosselklappe. Die verschiedenen Arten von Sensoren 7210 beinhalten einen Geschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor, einen Verbrennungsmotordrehzahlsensor und dergleichen.
Eine Drehkraft des Verbrennungsmotors 7201 wird zu dem Generator 7202 übertragen. Die durch den Generator 7202 durch die Drehkraft erzeugte Leistung kann in der Batterie 7208 gespeichert werden.
Wenn das Hybridfahrzeug durch einen nicht in der Figur abgebildeten Bremsmechanismus verlangsamt wird, wird eine Widerstandskraft zu der Zeit der Verlangsamung als eine Drehkraft an der Leistung-zu-Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung 7203 angelegt. Eine durch die Leistung-zu-Antriebskraft-Umwandlungseinrichtung 7203 durch die Drehkraft erzeugte regenerative Leistung wird in der Batterie 7208 gespeichert.
Die Batterie 7208 kann auch mit einer Leistungsversorgung extern zum Hybridfahrzeug verbunden sein, um mit Leistung von der externen Leistungsversorgung, mit dem Ladeport 7211 als einen Eingangsport, versorgt zu werden und die empfangene Leistung zu speichern.
Obwohl nicht abgebildet, kann eine Informationsverarbeitungseinrichtung bereitgestellt sein, die eine Informationsverarbeitung bezüglich einer Fahrzeugsteuerung auf Basis von Informationen über die Sekundärbatterie durchführt. Als eine derartige Informationsverarbeitungseinrichtung gibt es zum Beispiel eine Informationsverarbeitungseinrichtung, die eine Anzeige einer verbleibenden Batterieladungsmenge auf Basis von Informationen über eine in der Batterie verbleibende Ladungsmenge vornimmt.
Die obige Beschreibung ist unter Annahme eines Serien-Hybridfahrzeugs als ein Beispiel vorgenommen worden, das durch einen Motor betrieben wird, der Leistung, die durch einen durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Generator erzeugt wird, oder Leistung, die von einer Batterie geliefert wird, die die durch den Generator erzeugte Leistung speichert, verwendet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch auch effektiv bei einem Parallel-Hybridfahrzeug anwendbar, das sowohl Ausgänge eines Verbrennungsmotors als auch eines Motors als Antriebsquellen verwendet und zweckmäßig drei Systeme auswählt und verwendet, das heißt, ein System, bei dem das Fahrzeug nur durch den Verbrennungsmotor betrieben wird, ein System, bei dem das Fahrzeug nur durch den Motor betrieben wird, und ein System, bei dem das Fahrzeug durch den Verbrennungsmotor und den Motor betrieben wird. Des Weiteren ist die vorliegende Offenbarung effektiv auch bei einem Elektrofahrzeug anwendbar, das betrieben wird, indem es nur durch einen Antriebsmotor ohne die Verwendung eines Verbrennungsmotors angetrieben wird.
Die Beschreibung ist bisher bezüglich des Beispiels des Hybridfahrzeugs 7200 gegeben worden, bei dem die Technologie entsprechend der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Die Leistungsversorgungsschaltung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann zum Beispiel als eine Schaltung angewendet werden, die mit einem Eingang und einem Ausgang zu und von der Batterie 7208 assoziiert ist.
„Leistungsspeichersystem in einem Haus als Anwendungsbeispiel“
Eine Beschreibung wird bezüglich eines Beispiels, bei dem die vorliegende Offenbarung bei einem Leistungsspeichersystem für ein Haus angewendet wird, unter Bezugnahme auf 5 gegeben. In einem Leistungsspeichersystem 9100 für ein Haus 9001 wird die Leistung zum Beispiel von einem zentralen Leistungsversorgungsnetz 9200, wie etwa einem Wärmekraftwerk 9002a, einem Kernkraftwerk 9002b, einem Wasserkraftwerk 9002c und dergleichen, über ein Leistungsnetz 9009, ein Informationsnetz 9012, einen intelligenten Zähler 9007, einen Power Hub 9008 und dergleichen zu einer Leistungsspeichereinrichtung 9003 geliefert. Zusammen mit dieser Versorgung der Leistung wird die Leistung von einer unabhängigen Leistungsversorgung, wie etwa einem Heimgenerator 9004, zu der Leistungsspeichereinrichtung 9003 geliefert. Die zu der Leistungsspeichereinrichtung 9003 gelieferte Leistung wird gespeichert. Die im Haus 9001 zu verwendende Leistung wird unter Verwendung der Leistungsspeichereinrichtung 9003 zugeführt. Das ähnliche Leistungsspeichersystem kann nicht nur mit Bezug auf das Haus 9001, sondern auch auf ein Gebäude, verwendet werden.
Das Haus 9001 ist mit dem Generator 9004, Leistungsverbrauchseinrichtungen 9005, der Leistungsspeichereinrichtung 9003, einer Steuerung 9010 zum Steuern dieser verschiedenen Einrichtungen, dem intelligenten Zähler 9007 und Sensoren 9011 zum Erfassen verschiedener Informationen ausgestattet. Diese Einrichtungen sind mit dem Leistungsnetz 9009 und dem Informationsnetz 9012 verbunden. Eine Solar- oder Brennstoffzelle wird zum Beispiel als der Generator 9004 verwendet. Erzeugte elektrische Leistung wird zu den Leistungsverbrauchseinrichtungen 9005 und/oder der Leistungsspeichereinrichtung 9003 geliefert. Die Leistungsverbrauchseinrichtungen 9005 sind ein Kühlschrank 9005a, eine Klimaanlage 9005b, ein Fernseh(TV)-Empfänger 9005c, ein Bad 9005d und so weiter. Die Leistungsverbrauchseinrichtungen 9005 beinhalten ferner Elektrofahrzeuge 9006. Die Elektrofahrzeuge 9006 sind ein Elektroauto 9006a, ein Hybridauto 9006b und ein Elektromotorrad 9006c.
Eine oben beschriebene Batterieeinheit der vorliegenden Offenbarung wird für die Leistungsspeichereinrichtung 9003 verwendet. Die Leistungsspeichereinrichtung 9003 beinhaltet eine Sekundärbatterie oder einen Kondensator. Die Leistungsspeichereinrichtung 9003 beinhaltet zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Lithium-Ionen-Batterie kann stationär oder für die Elektrofahrzeuge 9006 konstruiert sein. Der intelligente Zähler 9007 ist in der Lage, einen kommerziellen Stromverbrauch zu messen und den gemessenen Verbrauch zu einem Stromversorgungsunternehmen zu senden. Das Leistungsnetz 9009 kann Gleichstrom(DC)- und/oder Wechselstrom(AC)- und/oder kontaktfreie Leistungsversorgungen beinhalten.
Die verschiedenen Sensoren 9011 sind zum Beispiel Menschen-, Beleuchtungs-, Objektdetektions-, Leistungsverbrauchs-, Vibrations-, Kontakt-, Temperatur-, Infrarot- und andere Sensoren. Durch die verschiedenen Sensoren 9011 erfasste Informationen werden zu der Steuerung 9010 gesendet. Informationen von den Sensoren 9011 ermöglichen, meteorologische, menschliche und andere Bedingungen herauszufinden, sodass die Leistungsverbrauchseinrichtungen 9005 automatisch gesteuert und der Energieverbrauch zu einem Minimum reduziert wird. Des Weiteren kann die Steuerung 9010 Informationen über das Haus 9001 zum Beispiel über das Internet zu einem externen Stromversorgungsunternehmen senden.
Der Power Hub 9008 handhabt die Teilung einer Stromleitung in Abzweige, die DC/AC-Umwandlung und andere Aufgaben. Kommunikationsschemen, die zwischen der Steuerung 9010 und dem damit verbundenen Informationsnetz 9012 verwendet werden, sind jenes, das Kommunikationsschnittstellen, wie etwa UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter - universeller asynchrone Empfänger-Sender), verwendet, und jenes, das Sensornetzwerke basierend auf Drahtloskommunikationsstandards, wie etwa Bluetooth, ZigBee und Wireless Fidelity (WiFi), verwendet. Ein Bluetooth-Schema wird bei einer Multimedia-Kommunikation angewendet, um eine One-to-Many-Kommunikation zu gestatten. ZigBee verwendet die Bitübertragungsschicht von IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.15.4. IEEE 802.15.4 ist der Name eines Kurzstrecken-Drahtlosnetzstandards, der als ein persönliches Netz (PAN: Personal Area Network) oder Drahtlos-PAN(W-PAN) bezeichnet wird.
Die Steuerung 9010 ist mit einem externen Server 9013 verbunden. Der externe Server 9013 kann durch ein beliebiges des Hauses 9001, eines Stromversorgungsunternehmens oder eines Dienstanbieters verwaltet werden. Informationen, die durch den Server 9013 gesendet und empfangen werden, sind zum Beispiel Leistungsverbrauchsinformationen, Nutzungsverlaufsmusterinformationen, Leistungsrateninformationen, Wetterinformationen, Naturkatastropheninformationen und Informationen über Stromhandel. Diese Informationselemente können zu einer Leistungsverbrauchseinrichtung (z. B. einem TV-Empfänger) im Haus gesendet und von dieser empfangen werden. Alternativ dazu können sie zu einer Einrichtung außerhalb des Hauses (z. B. einem Mobiltelefon) gesendet und von dieser empfangen werden. Diese Informationselemente können auf einem Gerät mit einer Anzeigefunktion dargestellt werden, wie etwa einem TV-Empfänger, einem Mobiltelefon, oder einem Personal Digital Assistant (PDA) .
Die Steuerung 9010, die jeden dieser Abschnitte steuert, beinhaltet zum Beispiel eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU: Central Processing Unit), einen Direktzugriffsspeicher (RAM: Random Access Memory) und einen Nurlesespeicher (ROM: Read Only Memory). Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Steuerung 9010 in der Leistungsspeichereinrichtung 9003 untergebracht. Die Steuerung 9010 ist über das Informationsnetz 9012 mit der Leistungsspeichereinrichtung 9003, dem Heimgenerator 9004, den Leistungsverbrauchseinrichtungen 9005, den verschiedenen Sensoren 9011 und dem Server 9013 verbunden. Die Steuerung 9010 ist zum Beispiel in der Lage, kommerziellen Leistungsverbrauch und kommerzielle Ausgangsleistung zu regulieren. Es sollte angemerkt werden, dass die Steuerung 9010 zusätzlich dazu der Lage sein kann, Strom in Strommärkten zu handeln.
Wie oben beschrieben, kann nicht nur elektrische Leistung vom zentralen Leistungsversorgungsnetz 9002 einschließlich des Wärmekraftwerks 9002a, des Kernkraftwerks 9002b, des Wasserkraftwerks 9002c und dergleichen, sondern auch jene, die durch den Heimgenerator 9004 (Solar- und Windenergie) erzeugt wird, in der Leistungsspeichereinrichtung 9003 gespeichert werden. Daher ist es möglich, eine Steuerung, einschließlich zum Beispiel dem Konstanthalten der externen gelieferten Leistung oder Entladen der Leistungsspeichereinrichtung 9003, die so viel wie möglich benötigt wird, selbst in dem Fall einer Änderung in der durch den Heimgenerator 9004 erzeugten Leistung durchzuführen. Es ist zum Beispiel möglich, elektrische Leistung, die aus einer Solarenergieerzeugung und kostengünstiger Nachtleistung mit niedrigen Nachtraten erhalten wird, in der Leistungsspeichereinrichtung 9003 zu speichern und die in der Leistungsspeichereinrichtung 9003 gespeicherte Leistung zur Tageszeit mit hohen Raten zu entladen und zu verwenden.
Es sollte angemerkt werden, dass, obwohl ein Fall im vorliegenden Beispiel beschrieben worden ist, bei dem die Steuerung 9010 in der Leistungsspeichereinrichtung 9003 untergebracht ist, die Steuerung 9010 im intelligenten Zähler 9007 untergebracht sein kann. Alternativ dazu kann die Steuerung 9010 eine unabhängige Einheit sein. Weiterhin alternativ dazu kann das Leistungsspeichersystem 9100 für mehrere Haushalte in einer Wohnanlage verwendet werden. Weiterhin alternativ dazu kann das Leistungsspeichersystem 9100 für mehrere Einfamilienhäuser verwendet werden.
Die Beschreibung ist bisher bezüglich des Beispiels des Leistungsspeichersystems 9100 gegeben worden, bei dem die Technologie entsprechend der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Die Technologie entsprechend der vorliegenden Offenbarung der bisher beschriebenen Konfigurationen kann zweckmäßig bei der Leistungsspeichereinrichtung 9003 angewendet werden. Genauer gesagt, kann die Leistungsversorgungsschaltung gemäß der Ausführungsform bei der Schaltung angewendet werden, die mit der Leistungsspeichereinrichtung 9003 assoziiert ist.
Bezugszeichenliste

1: Leistungsversorgungsschaltung
2: Steuereinheit
3: Fehlerverstärker
Q1 bis Q4: N-Kanal-MOSFET
L1: Induktivität

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201234516 [0003]

Claims

Leistungsversorgungsschaltung, die Folgendes umfasst: ein erstes Schaltelementpaar mit einem ersten High-Side-Schaltelement und einem zweiten Low-Side-Schaltelement; ein zweites Schaltelementpaar mit einem dritten High-Side-Schaltelement und einem vierten Low-Side-Schaltelement; und einen Steuerabschnitt, der die jeweiligen Schaltelemente im ersten und zweiten Schaltelementpaar komplementär ansteuert, wobei der Steuerabschnitt ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem dritten Betriebsmodus auf eine derartige Weise einstellt, dass sich ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis im ersten Betriebsmodus und ein Abwärts-Aufwärts-Verhältnis in einem zweiten Betriebsmodus kontinuierlich ändern, und einen Schalt-Tastgrad des ersten Schaltelementpaares und einen Schalt-Tastgrad des zweiten Schaltelementpaares auf Basis des Abwärts-Aufwärts-Verhältnisses im dritten Betriebsmodus einstellt.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1, wobei der erste Betriebsmodus ein Betriebsmodus ist, bei dem eine Eingangsspannung herabgesetzt wird, der zweite Betriebsmodus ein Betriebsmodus ist, bei dem die Eingangsspannung heraufgesetzt wird, und der dritte Betriebsmodus ein Betriebsmodus ist, bei dem die Eingangsspannung herauf- und herabgesetzt wird.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 2, wobei der Steuerabschnitt das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement im ersten Betriebsmodus ansteuert, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement im zweiten Betriebsmodus ansteuert, und das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement ansteuert, während das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement im dritten Betriebsmodus angesteuert werden.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1, wobei der Steuerabschnitt den Betriebsmodus als Reaktion auf ein Rückkopplungssignal, das auf Basis eines Ausgangs von der Leistungsversorgungsschaltung erzeugt wird, schaltet.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 4, wobei in einem Fall, bei dem ein Wert des Rückkopplungssignals innerhalb eines ersten Bereichs fällt, die Leistungsversorgungsschaltung in einem Betriebsmodus arbeiten kann, der aus dem ersten Betriebsmodus und dem dritten Betriebsmodus ausgewählt wird, und in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals innerhalb eines zweiten Bereichs fällt, die Leistungsversorgungsschaltung in einem Betriebsmodus arbeiten kann, der aus dem zweiten Betriebsmodus und dem dritten Betriebsmodus ausgewählt wird.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 5, wobei das Einstellen auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass, in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals ein erster Wert innerhalb des ersten Bereichs ist, der Betriebsmodus vom ersten Betriebsmodus zum dritten Betriebsmodus umgeschaltet wird, und das Einstellen auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass, in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals ein zweiter Wert, der sich vom ersten Wert unterscheidet, innerhalb des ersten Bereichs ist, der Betriebsmodus vom dritten Betriebsmodus zum ersten Betriebsmodus umgeschaltet wird, und das Einstellen auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass, in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals ein dritter Wert innerhalb des zweiten Bereichs ist, der Betriebsmodus vom zweiten Betriebsmodus zum dritten Betriebsmodus umgeschaltet wird, und das Einstellen auf eine derartige Weise durchgeführt wird, dass, in einem Fall, bei dem der Wert des Rückkopplungssignals ein vierter Wert, der sich vom dritten Wert unterscheidet, innerhalb des zweiten Bereichs ist, der Betriebsmodus vom dritten Betriebsmodus zum zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 6, wobei der erste Wert ein Maximalwert innerhalb des ersten Bereichs ist und der zweite Wert ein Minimalwert innerhalb des ersten Bereichs ist, und der dritte Wert ein Maximalwert innerhalb des zweiten Bereichs ist und der vierte Wert ein Maximalwert innerhalb des zweiten Bereichs ist.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1, wobei eine Änderungsrate eines EIN-Tastgrads des zweiten Schaltelements im dritten Betriebsmodus kleiner als eine Änderungsrate eines EIN-Tastgrads des zweiten Schaltelements im ersten Betriebsmodus eingestellt ist, und eine Änderungsrate eines EIN-Tastgrads des vierten Schaltelements im dritten Betriebsmodus kleiner als eine Änderungsrate eines EIN-Tastgrads des vierten Schaltelements im zweiten Betriebsmodus eingestellt ist.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 8, wobei die Änderungsrate des EIN-Tastgrads des zweiten Schaltelements im dritten Betriebsmodus zu 1/2 der Änderungsrate des EIN-Tastgrads des zweiten Schaltelements im ersten Betriebsmodus eingestellt ist, und die Änderungsrate des EIN-Tastgrads des vierten Schaltelements im dritten Betriebsmodus zu 1/2 der Änderungsrate des EIN-Tastgrads des vierten Schaltelements im zweiten Betriebsmodus eingestellt ist.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1, wobei ein Verbindungsmittelpunkt zwischen dem ersten Schaltelement und dem zweiten Schaltelement und ein Verbindungsmittelpunkt zwischen dem dritten Schaltelement und dem vierten Schaltelement über eine Induktivität miteinander verbunden sind.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1, wobei jedes des ersten bis vierten Schaltelements einen N-Kanal-MOSFET beinhaltet.
Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsversorgungsschaltung eine bidirektionale Schaltung ist, die selbst in einem Fall arbeitet, bei dem eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite umgekehrt sind.
Elektrofahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Umwandlungseinrichtung, die eine Versorgung einer Leistung von einem Leistungsversorgungssystem einschließlich der Leistungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1 empfängt und die Leistung in eine Antriebskraft für ein Fahrzeug umwandelt; und eine Steuerung, die eine Informationsverarbeitung bezüglich einer Fahrzeugsteuerung auf Basis von Informationen, die mit einer Leistungsspeichereinrichtung assoziiert sind, ausführt.