JP2002112534A - Dc/dcコンバータ - Google Patents

Dc/dcコンバータ

Info

Publication number
JP2002112534A
JP2002112534A JP2000296632A JP2000296632A JP2002112534A JP 2002112534 A JP2002112534 A JP 2002112534A JP 2000296632 A JP2000296632 A JP 2000296632A JP 2000296632 A JP2000296632 A JP 2000296632A JP 2002112534 A JP2002112534 A JP 2002112534A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
battery
voltage battery
converter
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000296632A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Nakajima
豊 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2000296632A priority Critical patent/JP2002112534A/ja
Publication of JP2002112534A publication Critical patent/JP2002112534A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582Buck-boost converters

Abstract

(57)【要約】 【課題】 2つのバッテリの間を流れる電流の方向を切
り換える際に不連続動作を伴わないDC/DCコンバー
タを提供する。 【解決手段】 スイッチ回路31は、制御信号に従っ
て、高圧系バッテリ111と低圧系バッテリ112との
間をコイルLを介して電気的に接続/遮断する。スイッ
チ回路32は、制御信号に従って、低圧系バッテリ11
2の正極端子と負極端子との間をコイルLを介して電気
的に接続/遮断する。電圧検出回路41は、低圧系バッ
テリ112の出力電圧を検出する。CPU44は、低圧
系バッテリ112の目標電圧と電圧検出回路41により
検出された電圧との差の基づいて制御信号を生成する。
スイッチ回路31および32は、この制御信号に従って
交互にON/OFF制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、DC/DCコンバ
ータに係わり、特に、降圧動作および昇圧動作の双方を
実行できるDC/DCコンバータ、あるいは双方向に電
流を流すことができるDC/DCコンバータに係わる。
【従来の技術】DC/DCコンバータは、直流電圧を直
流電圧に変換する装置であって、様々な分野において広
く利用されている。ここで、ある直流電圧をそれよりも
低い直流電圧に変換する動作は降圧動作と呼ばれ、一
方、ある直流電圧をそれよりも高い直流電圧に変換する
動作は昇圧動作と呼ばれている。そして、特定の分野に
おいては、降圧動作および昇圧動作の双方を実行できる
DC/DCコンバータ、すなわち2つの負荷(バッテリ
を含む)の間に設けられてそれらの間で双方向に電流を
流すことができるDC/DCコンバータが知られてい
る。図10は、双方向に電流を流すことができる既存の
DC/DCコンバータのブロック図である。図10にお
いて、DC/DCコンバータ100は、2つのバッテリ
(高圧系バッテリ111および低圧系バッテリ112)
の間に設けられ、外部から与えられる指示に従って任意
の方向に電流を流すものとする。また、DC/DCコン
バータ100は、入出力端子Aおよび入出力端子Bを備
え、入出力端子Aに高圧系バッテリ111が接続される
と共に、入出力端子Bに低圧系バッテリ112が接続さ
れているものとする。DC/DCコンバータ100は、
高圧系バッテリ111から低圧系バッテリ112へ電流
を流すことにより低圧系バッテリ112を充電する場合
には、降圧モード回路101を使用する。このとき、昇
圧モード回路102は停止している。なお、降圧モード
回路101は、与えられた直流電圧をそれよりも低い直
流電圧に変換するために使用される回路である。そし
て、降圧モード回路101は、高圧系バッテリ111の
出力電圧をそれよりも低い所定の目標電圧に変換して入
出力端子Bから出力する。一方、DC/DCコンバータ
100は、低圧系バッテリ112から高圧系バッテリ1
11へ電流を流すことにより高圧系バッテリ111を充
電する場合には、昇圧モード回路102を使用する。こ
のとき、降圧モード回路101は停止している。なお、
昇圧モード回路102は、与えられた直流電圧をそれよ
りも高い直流電圧に変換するために使用される回路であ
る。そして、昇圧モード回路102は、低圧系バッテリ
112の出力電圧をそれよりも高い所定の目標電圧に変
換して入出力端子Aから出力する。このようにして、D
C/DCコンバータ100は、2つのバッテリ間で任意
の方向に電流を流す。
【発明が解決しようとする課題】図10に示すDC/D
Cコンバータにおいて電流の方向を切り換える際には、
上述のように、降圧モード回路101および昇圧モード
回路102を選択的に駆動する必要がある。例えば、低
圧系バッテリ112から高圧系バッテリ111へ電流が
流れる状態からその逆方向に電流が流れる状態へ遷るた
めには、昇圧モード回路102を停止すると共に、降圧
モード回路101を起動しなければならない。このた
め、電流反転時には、DC/DCコンバータ100の動
作がいったん停止し、その出力が不連続になってしま
う。また、電流を反転させるためには、DC/DCコン
バータ100の外部から動作モードを切り換えるための
指示(モード選択指示)を与える必要がある。本発明の
課題は、2つのバッテリの間を流れる電流の方向を切り
換える際に不連続動作を伴わないDC/DCコンバータ
を提供することである。
【課題を解決するための手段】本発明のDC/DCコン
バータは、第1のバッテリと第2のバッテリとの間の設
けられ、コイルと、上記第1のバッテリと上記第2のバ
ッテリとの間を上記コイルを介して電気的に接続/遮断
する第1のスイッチと、上記第2のバッテリの正極端子
と負極端子との間を上記コイルを介して電気的に接続/
遮断する第2のスイッチと、上記第2のバッテリの電圧
を検出する検出手段と、その検出手段により検出された
電圧および上記第2のバッテリの目標電圧に基づいて上
記第1および第2のスイッチを交互に制御する制御手段
とを有する。上記構成において、第1のバッテリの電圧
が第2のバッテリの電圧よりも高いものとすると、第1
のスイッチをON状態に制御すると共に第2のスイッチ
をOFF状態に制御すると、第1のバッテリから第2の
バッテリへ電流が流れる。一方、第1のスイッチをOF
F状態に制御すると共に第2のスイッチをON状態に制
御すると、上記コイルにエネルギーが蓄積される。そし
て、このようにしてコイルにエネルギーが蓄積された状
態で第1のスイッチをON状態に制御すると共に第2の
スイッチをOFF状態に制御すると、第2のバッテリか
ら第1のバッテリへ電流が流れる。従って、第1および
第2のスイッチのON時間/OFF時間の比率を適切に
調整することにより、所望の方向に電流を流すことがで
きる。本発明の他の形態のDC/DCコンバータは、上
記コイル、第1のスイッチ、第2のスイッチに加えて、
上記第1のバッテリの電圧を検出する検出手段と、その
検出手段により検出された電圧および上記第1のバッテ
リの目標電圧に基づいて上記第1および第2のスイッチ
を交互に制御する制御手段を有する。この構成のDC/
DCコンバータの動作は、基本的には、上述のDC/D
Cコンバータと同じである。
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のDC/
DCコンバータの適用例を示す図である。図1に示す例
では、DC/DCコンバータ10は、ハイブリッド車が
備えるバッテリ(高圧バッテリ111、低圧バッテリ1
12)を充電するために使用される。なお、ハイブリッ
ド車とは、ここでは、ガソリン等を燃料とするエンジン
および電動モータを適応的に使い分けながら走行する自
動車のことをいうものとする。このハイブリッド車にお
いては、その走行時または制動時に発電機21が駆動さ
れて高圧系バッテリ111が充電される。そして、通常
時は、高圧系バッテリ111から低圧系バッテリ112
へ電流を流すことにより、低圧系バッテリ112が充電
される。このとき、DC/DCコンバータ10は、降圧
動作を行う。なお、高圧系バッテリ111は、例えば、
走行用モータを駆動するために使用される。また、低圧
系バッテリ112は、例えば、ランプや各種電気機器を
動作させるために使用される。一方、何らかの理由によ
り高圧系バッテリ111の電圧が低下した場合には、低
圧系バッテリ112から高圧系バッテリ111へ電流を
流すことにより、高圧系バッテリ111を充電する。こ
のとき、DC/DCコンバータ10は、昇圧動作を行
う。上位コントローラ22は、高圧系バッテリ111お
よび低圧系バッテリ112を管理し、DC/DCコンバ
ータ10に対して必要な指示を与える。たとえば、温度
等の外部環境に基づいて低圧系バッテリ112の出力電
圧を最適化する場合には、その外部環境に応じて低圧系
バッテリ112の目標電圧を決定し、それをDC/DC
コンバータ10に通知する。あるいは、高圧系バッテリ
111の出力低下を検出した場合には、低圧系バッテリ
112に蓄積されている電力を利用して高圧系バッテリ
111を充電するために、高圧系バッテリ111または
低圧系バッテリ112の目標電圧を決定し、それをDC
/DCコンバータ10に通知する。なお、上位コントロ
ーラ22は、ハイブリッド車全体を制御するためのコン
トローラの一部として実現されてもよい。DC/DCコ
ンバータ10は、変換部11および制御部12を備え、
制御部12は、上位コントローラ22からの指示に従っ
て変換部11を駆動する。なお、DC/DCコンバータ
10の構成及び動作については、後に詳しく説明する。
図2は、本実施形態のDC/DCコンバータのブロック
図である。変換部11は、2組の入出力端子(A1 およ
びA2 、B1 およびB2 )、スイッチ回路31、スイッ
チ回路32、コイルLおよびコンデンサC1 〜C3 を備
える。そして、A1 端子およびA2 端子にそれぞれ高圧
系バッテリ111の正極および負極が接続されている。
一方、B1 端子およびB2 端子には、それぞれ低圧系バ
ッテリ112の正極および負極が接続されている。な
お、高圧系バッテリ111および低圧系バッテリ112
の負極は、それぞれ接地されていてもよい。スイッチ回
路31は、MOSトランジスタを含み、A1 端子に電気
的に接続されている。また、スイッチ回路32は、MO
Sトランジスタを含み、一方の端子がスイッチ回路31
に電気的に接続され、他方の端子がA2 端子およびB2
端子に電気的に接続されている。さらに、スイッチ回路
31およびスイッチ回路32の接続点が、コイルLを介
してB1 端子に電気的に接続されている。なお、コンデ
ンサC1 〜C3 は、DC/DCコンバータ10の出力を
平滑化するために設けられている。制御部12は、電圧
検出回路41、温度検出回路42、電流検出回路43、
CPU44、MOSドライブ回路45、内部電源46、
および電源監視回路47を備える。電圧検出回路41
は、A1 端子およびB1 端子の電位を検出することによ
り、高圧系バッテリ111および低圧系バッテリ112
の電圧を検出する。なお、制御部12は、高圧系バッテ
リ111および低圧系バッテリ112の双方の電圧をモ
ニタしながら変換部11を駆動することもできるが、こ
の実施例では、低圧系バッテリ112の電圧のみをモニ
タしながら変換部11を駆動するものとする。温度検出
回路42は、スイッチ回路31および32の近傍の温度
をそれぞれ検出する。これにより、スイッチ回路31ま
たは32からの発熱量を検出できる。そして、その温度
が所定の閾値温度以上に上昇したときは、温度検出回路
42はその旨をCPU44に通知する。電流検出回路4
3は、抵抗Rの両端電圧に基づいて、スイッチ回路32
を介して流れる電流を検出する。そして、その電流が所
定の閾値電流以上に上昇したときは、電流検出回路43
はその旨をCPU44に通知する。なお、電流検出回路
43は、スイッチ回路31またはコイルLを介して流れ
る電流をモニタしてもよい。CPU44は、電圧検出回
路41により検出された低圧系バッテリ112の電圧
(B1 端子の電位)、および上位コントローラ22から
与えられる低圧系バッテリ112の目標電圧に基づいて
制御信号を生成し、それをMOSドライブ回路45に与
える。ここで、制御信号は、スイッチ回路31および3
2を制御するための信号である。なお、CPU44は、
温度検出回路42または電流検出回路43から通知を受
けたときは、変換部11において何らかの異常が発生し
たものとみなし、例えば、スイッチ31および32の双
方を停止するための制御信号を生成する。MOSドライ
ブ回路45は、CPU44により生成された制御信号に
従ってスイッチ回路31および32を制御する。なお、
電圧検出回路41により異常電圧が検出された場合に
は、MOSドライブ回路45は、制御信号に係わらずス
イッチ回路31および32の駆動を停止する。内部電源
46は、制御部12の各回路に電力を供給する。電源監
視回路47は、内部電源46の動作をモニタし、異常が
検出された場合にその旨をCPU44に通知する。図3
は、スイッチ回路31および32を制御するための制御
信号の波形を示す図である。なお、スイッチ回路31お
よび32は、PWM(パルス幅変調)により制御され
る。この実施例では、スイッチ回路31及び32は、そ
れぞれ「H」が与えられたときにON状態に制御され、
「L」が与えられたときにOFF状態に制御されるもの
とする。スイッチ回路31および32は、基本的に、交
互に駆動される。すなわち、スイッチ回路31がON状
態に制御されている期間はスイッチ回路32はOFF状
態に制御され、また、スイッチ回路31がOFF状態に
制御されている期間はスイッチ回路32はON状態に制
御される。このため、スイッチ回路31および32を制
御するための1組の制御信号は、基本的に、交互に
「H」となる。すなわち、スイッチ回路31に与えられ
る信号が「H」の期間はスイッチ回路32に与えられる
信号は「L」であり、スイッチ回路31に与えられる信
号が「L」の期間はスイッチ回路32に与えられる信号
は「H」である。ただし、スイッチ回路31および32
が同時にON状態に制御されることは許されないので、
この1組の制御信号には、図3に示すように、デッドタ
イムTdが設けられている。「デッドタイム」とは、こ
こでは、スイッチ回路31および32を同時にOFF状
態にするための期間を意味する。なお、上記1組の制御
信号は、この実施例では一定周期のパルス信号である。
ここで、そのパルス信号の周期を「T」、スイッチ回路
31をON状態に制御する時間を「T31」、スイッチ回
路32をON状態に制御する時間を「T32」とすると、
以下の関係が成立する。 T=T31+T32+2Td また、上記パルス信号の1周期時間に対して各制御信号
が「H」である時間の比率(デューティ)は、下式によ
り定義される。ここで、「D31」は、スイッチ31を制
御するための制御信号のデューティであり、「D32」
は、スイッチ32を制御するための制御信号のデューテ
ィである。D31=T31/T D32=T32/T なお、上記パルス信号の周波数は、例えば100kHz 程
度であり、この場合、デッドタイムTd は0.5μ秒以
上に設定される。また、各デューティは、それぞれその
上限を80パーセントとする。上記パルス信号の周波
数、デッドタイムTd 、各デューティの上限は、スイッ
チ回路31、32のスイッチング速度や高圧系バッテリ
111と低圧系バッテリ112の電圧等の諸条件に応じ
て設定される。図4は、DC/DCコンバータ10の基
本動作を説明する図である。なお、図4では、説明を簡
単にするために、デッドタイムを省略している。また、
A1 端子の電位は、B1 端子の電位よりも高いものとす
る。更に、図2において、A1端子からB1 端子に向か
う方向を「正方向」と呼ぶことにする。時刻T1 におい
て、スイッチ回路31のための制御信号が「L」から
「H」に変化し、スイッチ回路32のための制御信号が
「H」から「L」に変化すると、スイッチ回路31がタ
ーンオンされると共に、スイッチ回路32はターンオフ
される。そして、これにより、スイッチ回路31および
コイルLを介してA1 端子とB1 端子とが電気的に接続
されると、コイル電流は増加していく。続いて、時刻T
2 において、スイッチ回路31のための制御信号が
「H」から「L」に変化し、スイッチ回路32のための
制御信号が「L」から「H」に変化すると、スイッチ回
路31がターンオフされると共に、スイッチ回路32は
ターンオンされる。これにより、コイルLは、負方向に
コイル電流を流すように低圧系バッテリ112に接続さ
れることになる。この結果、コイル電流は減少してい
く。この後、時刻T3 において再び制御信号が変化する
と、以降、上述の動作が繰り返される。このように、コ
イル電流は、ランプアップ(直線的に増加すること)お
よびランプダウン(直線的に減少すること)を交互に繰
り返す。このとき、このコイル電流の平均値が「正」で
あれば、高圧系バッテリ111から低圧系バッテリ11
2へ電流が流れることになる。すなわち、DC/DCコ
ンバータ10は、降圧モードで動作することになる。一
方、このコイル電流の平均値が「負」であれば、低圧系
バッテリ112から高圧系バッテリ111へ電流が流れ
ることになる。すなわち、DC/DCコンバータ10
は、昇圧モードで動作することになる。ここで、コイル
電流の流れる方向は、スイッチ回路31および32に与
えられる制御信号のデューティを調整することにより決
定される。例えば、スイッチ回路31のための制御信号
のデューティを大きくすると共にスイッチ回路32のた
めの制御信号のデューティを小さくすれば、コイル電流
の平均値は増加する。一方、スイッチ回路31のための
制御信号のデューティを小さくすると共にスイッチ回路
32のための制御信号のデューティを大きくすれば、コ
イル電流の平均値は減少してゆき、場合によっては、
「負」になる。次に、図5および図6を参照しながら、
制御信号のデューティとDC/DCコンバータの動作モ
ードとの関係を説明する。ここでは、スイッチ回路31
および32に対して図5(b) に示す制御信号を与えたと
きに、コイル電流の平均値がゼロになるものとする。こ
の場合のコイル電流を図6(b) に示す。正方向に電流を
流す場合、すなわち高圧系バッテリ111から低圧系バ
ッテリ112へ電流を流す場合には、図5(c) に示すよ
うに、スイッチ回路31のための制御信号のデューティ
を大きくすると共に、それに対応してスイッチ回路32
のための制御信号のデューティを小さくすればよい。こ
の場合、コイル電流は、図6(c) に示すようになる。一
方、負方向に電流を流す場合、すなわち低圧系バッテリ
112から高圧系バッテリ111へ電流を流す場合に
は、図5(a) に示すように、スイッチ回路31のための
制御信号のデューティを小さくすると共に、それに対応
してスイッチ回路32のための制御信号のデューティを
大きくすればよい。この場合、コイル電流は、図6(a)
に示すようになる。上述ように、本実施形態のDC/D
Cコンバータにおいては、スイッチ回路31および32
に与える制御信号のデューティを調整することにより、
高圧系バッテリ111と低圧系バッテリ112との間の
電流の向きを任意に変えることができる。このとき、ス
イッチ回路31および32は、与えられる制御信号のデ
ューティが変化した場合であっても、その制御信号に従
ってスイッチング動作を継続する。このため、2つのバ
ッテリ間の電流の方向を任意に切り換える際、DC/D
Cコンバータの動作が途切れることはない。ここで、高
圧系バッテリ111から低圧系バッテリ112へ電流を
流す動作は降圧動作であり、低圧系バッテリ112から
高圧系バッテリ111へ電流を流す動作は昇圧動作であ
る。従って、本実施形態のDC/DCコンバータは、降
圧動作および昇圧動作を任意に且つ連続的に切り換える
ことができることになる。次に、本実施形態のDC/D
Cコンバータの具体的な動作例を説明する。図7(a) に
示す例では、高圧系バッテリ111が十分に充電されて
いるものとする。また、低圧系バッテリ112には負荷
が接続されているものとする。そして、低圧系バッテリ
112の出力電圧を12Vに保持する場合を想定する。
この場合、上位コントローラ22は、DC/DCコンバ
ータ10に対して、低圧系バッテリ112が保持すべき
電圧として「目標電圧=12V」を通知する。DC/D
Cコンバータ10は、上記通知を受け取ると、低圧系バ
ッテリ112の出力電圧が12Vに保持されるようにス
イッチ回路31及び32を制御する。ここで、低圧系バ
ッテリ112の出力電圧が12Vに保持されるために
は、低圧系バッテリ112から負荷へ供給される電流
と、高圧系バッテリ111から低圧系バッテリへ供給さ
れる電流とが一致している必要がある。したがって、D
C/DCコンバータ10は、スイッチ31および32を
適切に制御して負荷電流に相当する電流を高圧系バッテ
リ111から低圧系バッテリ112に流すことによっ
て、低圧系バッテリ112の出力電圧を12Vに保持す
る。具体的には、DC/DCコンバータ10は、上位コ
ントローラ22からの指示に従って図5(c) に示すよう
な制御信号を生成し、図6(c) に示すような正方向の電
流を生成する。図7(b) に示す例では、高圧系バッテリ
111が十分に充電されておらず、発電機21からの電
力供給が期待できないものとする。一方、低圧系バッテ
リ112は十分に充電されているものとする。そして、
低圧バッテリ112から高圧バッテリ111へ電流を流
すことによって、その高圧バッテリ111を充電する場
合を想定する。この場合、上位コントローラ22は、D
C/DCコンバータ10に対して、低圧系バッテリ11
2が保持すべき電圧として、現在の低圧系バッテリ11
2の出力電圧よりも低い値を通知する。この例では、低
圧系バッテリ112の現在の出力電圧が「12V」であ
るのに対し、「目標電圧=8V」が設定されている。D
C/DCコンバータ10は、この通知を受け取ると、低
圧系バッテリ112の出力電圧が8Vに低下するように
スイッチ回路31及び32を制御する。ここで、低圧系
バッテリ112の出力電圧を12Vから8Vに低下させ
るためには、低圧系バッテリ112から電荷を引き抜く
必要がある。したがって、DC/DCコンバータ10
は、スイッチ31および32を適切に制御して所定の電
流を低圧系バッテリ112から高圧系バッテリ111に
流すことによって、低圧系バッテリ112の出力電圧を
低下させる。具体的には、DC/DCコンバータ10
は、上位コントローラ22からの指示に従って図5(a)
に示すような制御信号を生成し、図6(a) に示すような
負方向の電流を生成する。図8は、CPU44の動作の
概略フローチャートである。ステップS1では、初期設
定が行われる。この初期設定は、例えば、CPU44が
備える各種レジスタの初期化や、メモリ領域の初期化な
どを含む。ステップS2では、ポートデータを入力す
る。このポートデータは、例えば、上位コントローラ2
2から与えられるDC/DCコンバータ10の起動指示
や、テストデータ等を含む。ステップS3では、A/D
データを入力する。A/Dデータは、電圧検出回路41
により検出されたアナログ電圧データ、温度検出回路4
2により検出されたアナログ温度データ、電流検出回路
43により検出されたアナログ電流データをそれぞれデ
ジタルデータに変換することによって得られる。ステッ
プS4では、シリアル通信により上位コントローラ22
との間で各種情報を送受信する。なお、上述の目標電圧
は、このシリアル通信により上位コントローラ22から
CPU44に通知される。ステップS5では、電圧異常
の検出等のエラーチェックを行う。ステップS6では、
ステップS3において入力されたA/Dデータおよびス
テップS5において受信した目標電圧等に基づいて制御
信号を生成する。そして、ステップS7において、生成
した制御信号をMOSトライ部回路45に与える。な
お、このフローチャートの処理は、例えば、所定間隔ご
とに繰り返し実行される。図9は、制御信号を生成する
処理のフローチャートである。この処理は、図8に示す
ステップS6に対応する。ステップS11では、電圧検
出回路41により検出された電圧データを取得する。こ
の電圧データは、この例では、図2に示すB1 端子の電
圧(すなわち、低圧系バッテリ112の出力電圧)を表
す。ステップS12では、上位コントローラ22から通
知された低圧系バッテリ112の目標電圧と低圧系バッ
テリ112の実際の出力電圧とを比較し、その比較結果
に基づいて制御信号のデューティを演算する。具体的に
は、例えば、低圧系バッテリ112の出力電圧がその目
標電圧よりも高ければ、スイッチ回路31に現在与えて
いる制御信号のデューティを一定値だけ小さくし、それ
に対応してスイッチ回路32に与えるべき制御信号のデ
ューティを調整する。一方、低圧系バッテリ112の出
力電圧がその目標電圧よりも低ければ、スイッチ回路3
1に現在与えている制御信号のデューティを一定値だけ
大きくし、それに対応してスイッチ回路32に与えるべ
き制御信号のデューティを調整する。そして、ステップ
S13において、ステップS12で算出したデューティ
を持った制御信号を生成する。なお、上述の実施例で
は、電圧検出回路41を用いて低圧系バッテリ112の
出力電圧を検出し、その検出電圧と低圧系バッテリ11
2の目標電圧との比較に基づいて制御信号を生成してい
るが、本発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、本発明は、電圧検出回路41を用いて高圧系バッテ
リ111の出力電圧を検出し、その検出電圧と高圧系バ
ッテリ111の目標電圧との比較に基づいて制御信号を
生成してもよい。あるいは、電圧検出回路41を用いて
高圧系バッテリ111および低圧系バッテリ112の各
出力電圧を検出し、それらの検出電圧と高圧系バッテリ
111および低圧系バッテリ112の各目標電圧との比
較に基づいて制御信号を生成してもよい。また、本発明
のDC/DCコンバータは、例えば図2において、高圧
系バッテリ111の出力電圧が低圧系バッテリ112の
出力電圧よりも低くなるケースにおいても連続的に変換
動作を行うことができる。すなわち、本発明のDC/D
Cコンバータは、降圧/昇圧双方向DC/DCコンバー
タであってもよい。また、上述の実施例では、DC/D
Cコンバータ10の入出力端子の電圧が目標値に保持さ
れるようにスイッチ回路31および32が制御される
が、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、
本発明は、スイッチ回路31および32を制御するため
のフィードバック情報としてコイル電流を利用してもよ
い。
【発明の効果】本発明のDC/DCコンバータは、動作
モードの切替えを伴うことなく2つのバッテリの間で任
意の方向に電流を流すことができる。これにより、電圧
変換動作が一時的に中断する状況や、電流が不連続に変
化する状況が回避される。また、このDC/DCコンバ
ータに指示を与える外部コントローラは、電流の方向を
指示する際に、降圧モード/昇圧モードを意識する必要
がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のDC/DCコンバータの適用例を示す
図である。
【図2】本実施形態のDC/DCコンバータのブロック
図である。
【図3】スイッチ回路を制御するための制御信号の波形
を示す図である。
【図4】本実施形態のDC/DCコンバータの基本動作
を説明する図である。
【図5】制御信号のデューティの変化を示す図である。
【図6】図5に示す制御信号に対応するコイル電流を示
す図である。
【図7】本実施形態のDC/DCコンバータの具体的な
動作の例を示す図である。
【図8】CPUの動作の概略フローチャートである。
【図9】制御信号を生成する処理のフローチャートであ
る。
【図10】双方向に電流を流すことができる既存のDC
/DCコンバータのブロック図である。
【符号の説明】
10 DC/DCコンバータ 11 変換部 12 制御部 22 上位コントローラ 31 スイッチ回路(降圧モード用) 32 スイッチ回路(昇圧モード用) 41 電圧検出回路 44 CPU 45 MOSドライブ回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のバッテリと第2のバッテリとの間
    の設けられるDC/DCコンバータであって、 コイルと、 上記第1のバッテリと上記第2のバッテリとの間を上記
    コイルを介して電気的に接続/遮断する第1のスイッチ
    と、 上記第2のバッテリの正極端子と負極端子との間を上記
    コイルを介して電気的に接続/遮断する第2のスイッチ
    と、 上記第2のバッテリの電圧を検出する検出手段と、 その検出手段により検出された電圧および上記第2のバ
    ッテリの目標電圧に基づいて上記第1および第2のスイ
    ッチを交互に制御する制御手段と、 を有するDC/DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のDC/DCコンバータ
    であって、 上記制御手段は、上記第2のバッテリの電圧が上記第2
    のバッテリの目標電圧に一致するように上記第1および
    第2のスイッチを制御する。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のDC/DCコンバータ
    であって、 上記第1のバッテリの電圧が上記第2のバッテリの電圧
    よりも高い場合に、上記第2のバッテリの目標電圧とし
    て上記検出手段により検出された電圧よりも低い値を設
    定することにより、上記第2のバッテリから上記第1の
    バッテリに電流を流す。
  4. 【請求項4】 第1のバッテリと第2のバッテリとの間
    の設けられるDC/DCコンバータであって、 コイルと、 上記第1のバッテリと上記第2のバッテリとの間を上記
    コイルを介して電気的に接続/遮断する第1のスイッチ
    と、 上記第2のバッテリの正極端子と負極端子との間を上記
    コイルを介して電気的に接続/遮断する第2のスイッチ
    と、 上記第1のバッテリの電圧を検出する検出手段と、 その検出手段により検出された電圧および上記第1のバ
    ッテリの目標電圧に基づいて上記第1および第2のスイ
    ッチを交互に制御する制御手段と、 を有するDC/DCコンバータ。
JP2000296632A 2000-09-28 2000-09-28 Dc/dcコンバータ Pending JP2002112534A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000296632A JP2002112534A (ja) 2000-09-28 2000-09-28 Dc/dcコンバータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000296632A JP2002112534A (ja) 2000-09-28 2000-09-28 Dc/dcコンバータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002112534A true JP2002112534A (ja) 2002-04-12

Family

ID=18778881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000296632A Pending JP2002112534A (ja) 2000-09-28 2000-09-28 Dc/dcコンバータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002112534A (ja)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072892A (ja) * 2002-08-06 2004-03-04 Toyota Motor Corp 電気負荷駆動装置、電気負荷駆動方法、電気負荷の駆動をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP2005304210A (ja) * 2004-04-14 2005-10-27 Renesas Technology Corp 電源ドライバ装置及びスイッチング電源装置
JP2006238589A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Toyota Motor Corp 電力システム
JP2007529187A (ja) * 2002-09-26 2007-10-18 アイティーティー マニュファクチュアリング エンタープライズィズ インコーポレイテッド 変動負荷用電力変換
JP2009153343A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Honda Motor Co Ltd Dc/dcコンバータ、dc/dcコンバータ装置及びdc/dcコンバータ装置の駆動方法
JP2009201318A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Honda Motor Co Ltd Dc/dcコンバータ、dc/dcコンバータ装置、電気車両及びdc/dcコンバータの制御方法
EP2104213A1 (fr) * 2008-03-19 2009-09-23 The Swatch Group Research and Development Ltd. Procédé d'asservissement d'un convertisseur DC-DC en mode discontinu
JP2009278847A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Honda Motor Co Ltd Dc/dcコンバータ装置及びこのdc/dcコンバータ装置が搭載された燃料電池車両、並びにdc/dcコンバータの制御方法
US7843713B2 (en) 2007-12-21 2010-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Method of driving DC/DC converter, and DC/DC converter
EP2071715A3 (en) * 2007-12-12 2011-03-02 Hitachi Ltd. Power supply controller and mechanical apparatus using the same
US7923858B2 (en) 2006-07-18 2011-04-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power source system and method for the same
CN102457170A (zh) * 2010-10-15 2012-05-16 和硕联合科技股份有限公司 电源电路
JP2013055849A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Denso Corp 2次電池用電源装置及び車載器
JPWO2012165340A1 (ja) * 2011-06-01 2015-02-23 株式会社日立製作所 蓄電システム
WO2016199981A1 (ko) * 2015-06-11 2016-12-15 대성전기공업 주식회사 안정성이 향상된 양방향 비절연 dc-dc 컨버터
WO2017073829A1 (ko) * 2015-10-30 2017-05-04 엘에스오토모디브 주식회사 안정성이 향상된 양방향 비절연 dc-dc 컨버터
WO2017073828A1 (ko) * 2015-10-28 2017-05-04 엘에스오토모티브 주식회사 프리차지 회로를 포함한 비절연 양방향 dc-dc 컨버터
CN108696123A (zh) * 2017-03-30 2018-10-23 欧姆龙汽车电子株式会社 双向dc-dc转换器
JP2019205284A (ja) * 2018-05-24 2019-11-28 株式会社オートネットワーク技術研究所 電圧変換装置
WO2021005894A1 (ja) 2019-07-05 2021-01-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Dcdcコンバータおよび電源装置

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072892A (ja) * 2002-08-06 2004-03-04 Toyota Motor Corp 電気負荷駆動装置、電気負荷駆動方法、電気負荷の駆動をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP2007529187A (ja) * 2002-09-26 2007-10-18 アイティーティー マニュファクチュアリング エンタープライズィズ インコーポレイテッド 変動負荷用電力変換
JP4691036B2 (ja) * 2002-09-26 2011-06-01 アイティーティー マニュファクチュアリング エンタープライズィズ インコーポレイテッド 変動負荷用電力変換
JP2005304210A (ja) * 2004-04-14 2005-10-27 Renesas Technology Corp 電源ドライバ装置及びスイッチング電源装置
JP2006238589A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Toyota Motor Corp 電力システム
JP4622578B2 (ja) * 2005-02-24 2011-02-02 トヨタ自動車株式会社 電力システム
US7923858B2 (en) 2006-07-18 2011-04-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric power source system and method for the same
EP2071715A3 (en) * 2007-12-12 2011-03-02 Hitachi Ltd. Power supply controller and mechanical apparatus using the same
US8188712B2 (en) 2007-12-12 2012-05-29 Hitachi, Ltd. Power supply controller and mechanical apparatus using the same
US7843713B2 (en) 2007-12-21 2010-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Method of driving DC/DC converter, and DC/DC converter
JP2009153343A (ja) * 2007-12-21 2009-07-09 Honda Motor Co Ltd Dc/dcコンバータ、dc/dcコンバータ装置及びdc/dcコンバータ装置の駆動方法
JP4704417B2 (ja) * 2007-12-21 2011-06-15 本田技研工業株式会社 Dc/dcコンバータ装置を搭載した車両
JP4541425B2 (ja) * 2008-02-25 2010-09-08 本田技研工業株式会社 Dc/dcコンバータ装置
US8044534B2 (en) 2008-02-25 2011-10-25 Honda Motor Co., Ltd. Method of controlling DC/DC converter, method of controlling DC/DC converter apparatus, and method of controlling driving operation of electric vehicle
JP2009201318A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Honda Motor Co Ltd Dc/dcコンバータ、dc/dcコンバータ装置、電気車両及びdc/dcコンバータの制御方法
EP2104213A1 (fr) * 2008-03-19 2009-09-23 The Swatch Group Research and Development Ltd. Procédé d'asservissement d'un convertisseur DC-DC en mode discontinu
US8008899B2 (en) 2008-03-19 2011-08-30 The Swatch Group Research And Development Ltd. Method of controlling a DC-DC convertor in discontinuous mode
JP2009278847A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Honda Motor Co Ltd Dc/dcコンバータ装置及びこのdc/dcコンバータ装置が搭載された燃料電池車両、並びにdc/dcコンバータの制御方法
JP4536128B2 (ja) * 2008-05-19 2010-09-01 本田技研工業株式会社 Dc/dcコンバータ装置及びこのdc/dcコンバータ装置が搭載された燃料電池車両、並びにdc/dcコンバータの制御方法
US8154152B2 (en) 2008-05-19 2012-04-10 Honda Motor Co., Ltd. Method of controlling DC/DC converter, fuel cell vehicle for carrying out such method
CN102457170A (zh) * 2010-10-15 2012-05-16 和硕联合科技股份有限公司 电源电路
JPWO2012165340A1 (ja) * 2011-06-01 2015-02-23 株式会社日立製作所 蓄電システム
JP2013055849A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Denso Corp 2次電池用電源装置及び車載器
WO2016199981A1 (ko) * 2015-06-11 2016-12-15 대성전기공업 주식회사 안정성이 향상된 양방향 비절연 dc-dc 컨버터
WO2017073828A1 (ko) * 2015-10-28 2017-05-04 엘에스오토모티브 주식회사 프리차지 회로를 포함한 비절연 양방향 dc-dc 컨버터
WO2017073829A1 (ko) * 2015-10-30 2017-05-04 엘에스오토모디브 주식회사 안정성이 향상된 양방향 비절연 dc-dc 컨버터
CN108696123A (zh) * 2017-03-30 2018-10-23 欧姆龙汽车电子株式会社 双向dc-dc转换器
JP2019205284A (ja) * 2018-05-24 2019-11-28 株式会社オートネットワーク技術研究所 電圧変換装置
WO2019225392A1 (ja) * 2018-05-24 2019-11-28 株式会社オートネットワーク技術研究所 電圧変換装置
US11451142B2 (en) 2018-05-24 2022-09-20 Autonetworks Technologies, Ltd. Voltage conversion device
WO2021005894A1 (ja) 2019-07-05 2021-01-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 Dcdcコンバータおよび電源装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002112534A (ja) Dc/dcコンバータ
CN109168326B (zh) 电源装置
CN106487225B (zh) 开关电源装置
US9868358B2 (en) Power conversion system suppressing reduction in conversion efficiency
US9601984B2 (en) Power converter
WO2013001989A1 (ja) 電源システム
US9240739B2 (en) Driving system for driving switching element
RU2669760C1 (ru) Система электропитания для электрического транспортного средства
JP4315208B2 (ja) スイッチング電源装置の制御回路及び制御方法
US7528589B2 (en) Step-up DC/DC converter and electronic appliance therewith
US9525346B2 (en) Power device
WO2006016516A1 (ja) 電源装置
JP2003219637A (ja) Dc−dcコンバータ回路
KR101734210B1 (ko) 양방향 직류-직류 컨버터
WO2007132667A1 (ja) 双方向電源装置
US20140159691A1 (en) Switching power source device
JP5349698B2 (ja) 車両用補助電源装置
JP2018033214A (ja) 電源システム
JP2001292567A (ja) Dc/dcコンバータ
JP2003111203A (ja) 車両用回転電機駆動装置
US10906484B2 (en) In-vehicle power supply device
JP2004242375A (ja) 電圧変換装置および電圧変換装置の故障判定をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP5122199B2 (ja) 昇降圧コンバータの制御装置
JP6825460B2 (ja) 電源装置
JP7426397B2 (ja) パワー半導体スイッチの駆動回路に電圧を供給するためのパワーエレクトロニクスデバイスおよび方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070724

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070925

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080624

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080808

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081125