JP2012186970A - Power conversion device and on-vehicle power supply device having the same - Google Patents

Power conversion device and on-vehicle power supply device having the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently and stably generate three kinds of supply voltages in a power conversion device for supplying a plurality of loads with power stepped down from a voltage of a high voltage battery for driving a vehicle traction motor.SOLUTION: A DC voltage of a high voltage battery 1 is stepped down in a first DC/DC converter 2, which inputs a voltage V1 into a second DC/DC converter 20. The second DC/DC converter 20 has first and second capacitors 5a, 5b connected in series, first and second switching elements 3a, 3b connected in series, and an inductor 4 connected between a junction of the first and second capacitors 5a, 5b and a junction of the first and second switching elements 3a, 3b, and transfers the power between the first and second capacitors 5a, 5b to control voltages of the first and second capacitors 5a, 5b to desired divided voltages V2, V3. Supply voltages are now generated at the voltages V1, V2, V3.

Description

本発明は、直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して出力する電力変換装置、およびそれを備えた車載電源装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device that converts DC power into DC power having a different voltage and outputs the power, and an in-vehicle power supply device including the power conversion device.

近年、従来のエンジンのみで走行する従来自動車に加えて、エンジンとモータジェネレータを組み合わせたハイブリッド自動車や、モータのみで走行する電気自動車などの電動車両が登場し電動車両の普及が進んできている。電動車両においては、従来の低圧バッテリに加えて、モータジェネレータにエネルギ供給を行うため高圧バッテリが用いられている。また、車両電装品として、例えばヒータやエアコンコンプレッサなどの高圧系の負荷、およびヘッドライトやワイパーなどの低圧系の負荷があり、各種負荷の使用電圧はモータの使用電圧より低い場合が多い。このため、高圧バッテリの電圧をDC/DCコンバータで降圧して負荷に供給している。   In recent years, in addition to conventional vehicles that run only with conventional engines, electric vehicles such as hybrid vehicles that combine an engine and a motor generator and electric vehicles that run only with a motor have appeared, and the use of electric vehicles has been spreading. In the electric vehicle, in addition to the conventional low voltage battery, a high voltage battery is used to supply energy to the motor generator. Further, as vehicle electrical components, there are high-voltage loads such as heaters and air conditioner compressors, and low-voltage loads such as headlights and wipers, and the use voltages of various loads are often lower than the use voltages of motors. For this reason, the voltage of the high voltage battery is stepped down by the DC / DC converter and supplied to the load.

従来の電力変換装置では、直流電源の出力電圧と同じ電圧の高圧側直流出力と、前記直流電源の出力電圧より低い電圧の低圧側直流出力とを供給可能で、前記直流電源を前記低圧側直流出力と同じ出力電圧の第1の直流電源と、前記高圧側直流出力と第1の直流電源の出力電圧との差の出力電圧を有する第2の直流電源とを直列に接続して構成し、前記第1および第2の直流電源を直列に接続した出力を前記高圧側直流出力として供給し、前記低圧側直流出力として前記第1の直流電源の出力と、前記第2の直流電源に接続した直流−直流変換装置によって降圧した出力とを供給する(例えば、特許文献1)。   In the conventional power conversion device, a high-voltage side DC output having the same voltage as the output voltage of the DC power supply and a low-voltage side DC output having a voltage lower than the output voltage of the DC power supply can be supplied. A first DC power supply having the same output voltage as the output, and a second DC power supply having an output voltage that is the difference between the high-voltage side DC output and the output voltage of the first DC power supply, connected in series; An output in which the first and second DC power supplies are connected in series is supplied as the high-voltage DC output, and the output of the first DC power supply and the second DC power supply are connected as the low-voltage DC output. An output that is stepped down by a DC-DC converter is supplied (for example, Patent Document 1).

特開2001−136735(図7、図1)JP 2001-136735 A (FIGS. 7 and 1)

上記従来の電力変換装置では、直流電源から第1の直流電源の出力電圧分低い電圧を降圧すれば良いが、第1の直流電源に接続される負荷電力に応じて直流−直流変換装置で扱う電力量が増大するため、直流−直流変換装置の電力容量の低減化は限定的であった。また、高圧側直流出力と低圧側直流出力との2種の電源電圧を得るもので、3種の電源電圧を安定的に得ることはできない。   In the above-described conventional power converter, the voltage lower by the output voltage of the first DC power supply may be stepped down from the DC power supply. However, the DC-DC converter deals with the load power connected to the first DC power supply. Since the amount of power increases, the reduction of the power capacity of the DC-DC converter is limited. Further, two types of power supply voltages, ie, a high-voltage side DC output and a low-voltage side DC output, are obtained, and three types of power supply voltages cannot be stably obtained.

この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、バッテリの電圧を降圧して複数の負荷に供給する電力変換装置において、3種の電源電圧を安定的に生成可能で電力容量が低減された高効率な電力変換装置を得ることを目的とする。また、このような電力変換装置を備えて車両に搭載される車載電源装置を提供することを第2の目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in a power conversion device that steps down the voltage of a battery and supplies it to a plurality of loads, three types of power supply voltages can be stably supplied. An object is to obtain a highly efficient power conversion device that can be generated and has a reduced power capacity. It is a second object of the present invention to provide an in-vehicle power supply device that includes such a power conversion device and is mounted on a vehicle.

この発明による電力変換装置は、バッテリの直流電圧を降圧して出力する第1のDC/DCコンバータと、上記第1のDC/DCコンバータの出力端子間に該出力電圧を分圧するように直列接続された第1、第2のコンデンサ、上記出力端子間に直列接続された第1、第2のスイッチング素子、および、上記第1、第2のコンデンサの接続点と上記第1、第2のスイッチング素子の接続点との間に接続されたインダクタを有して、上記第1、第2のコンデンサ間で互いに電力授受する第2のDC/DCコンバータと、上記第1のDC/DCコンバータおよび上記第2のDC/DCコンバータを出力制御する制御回路とを備える。上記制御回路は、上記第1のDC/DCコンバータの出力電圧が目標電圧となるように該第1のDC/DCコンバータを制御し、上記第1、第2のコンデンサの電圧が所望の分圧電圧となるように上記第1、第2のスイッチング素子を駆動制御して上記第2のDC/DCコンバータを制御する。   A power converter according to the present invention is connected in series so as to divide the output voltage between a first DC / DC converter that steps down and outputs a DC voltage of a battery, and an output terminal of the first DC / DC converter. The first and second capacitors, the first and second switching elements connected in series between the output terminals, and the connection point between the first and second capacitors and the first and second switching elements A second DC / DC converter having an inductor connected to a connection point of the elements and transferring power between the first and second capacitors; the first DC / DC converter; and And a control circuit for controlling the output of the second DC / DC converter. The control circuit controls the first DC / DC converter so that the output voltage of the first DC / DC converter becomes a target voltage, and the voltages of the first and second capacitors are divided into desired voltages. The second DC / DC converter is controlled by drivingly controlling the first and second switching elements so as to obtain a voltage.

またこの発明による車載電源装置は、上記電力変換装置と、走行用モータ駆動用のバッテリとして上記バッテリとを備えたものである。   Moreover, the vehicle-mounted power supply device by this invention is provided with the said power converter device and the said battery as a battery for driving | running | working motor drive.

この発明によると、第2のDC/DCコンバータでは、バッテリを分圧する第1、第2のコンデンサの各電圧が出力電圧となり、第1のDC/DCコンバータの出力電圧と合わせて3種の電源電圧を安定して生成できる。また、第2のDC/DCコンバータは第1、第2のコンデンサの直流電力を双方向に移行するため、低い電圧変換比で、扱う電力量も格段と低い。このため電力変換装置の電力容量を大きく低減でき、変換効率の向上および装置構成の小型化を効果的に図ることができる。また、第1のDC/DCコンバータの出力電圧が、第2のDC/DCコンバータの2つの出力電圧の和であるため、第1、第2のDC/DCコンバータを連携して変換効率を高める制御が可能になる。   According to the present invention, in the second DC / DC converter, each voltage of the first and second capacitors that divide the battery becomes an output voltage, and three kinds of power sources are combined with the output voltage of the first DC / DC converter. Voltage can be generated stably. In addition, since the second DC / DC converter transfers the DC power of the first and second capacitors bidirectionally, the amount of power handled is extremely low with a low voltage conversion ratio. Therefore, the power capacity of the power conversion device can be greatly reduced, and the conversion efficiency can be improved and the device configuration can be effectively reduced in size. Further, since the output voltage of the first DC / DC converter is the sum of the two output voltages of the second DC / DC converter, the first and second DC / DC converters are linked to increase the conversion efficiency. Control becomes possible.

またこの発明によると、3種の電源電圧を安定して供給でき、小型で信頼性の高い車載電源装置を得ることができる。   Further, according to the present invention, it is possible to stably supply three kinds of power supply voltages, and to obtain a small and highly reliable on-vehicle power supply device.

この発明の実施の形態1による電力変換装置および車載電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power converter device and vehicle-mounted power supply device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による第1、第2のDC/DCコンバータの動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of the 1st, 2nd DC / DC converter by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2による第1、第2のDC/DCコンバータの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the 1st, 2nd DC / DC converter by Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による電力変換装置および電力変換装置を備えた車載電源装置を図に基づいて説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による電力変換装置および車載電源装置の構成図である。
図1に示すように、電力変換装置の主回路は、バッテリ1の電圧VAを降圧して電圧V1を出力する第1のDC/DCコンバータ2と、電圧V1を降圧して電圧V2、V3を出力する第2のDC/DCコンバータ20とで構成され、制御回路15は、第1、第2のDC/DCコンバータ2、20を出力制御する。車載電源装置は、車両の走行用モータ駆動用の高圧のバッテリ1と、バッテリ1の電圧を降圧して第1〜第3の負荷11〜13に電力供給するための電力変換装置とによって構成される。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a power converter according to Embodiment 1 of the present invention and an in-vehicle power supply device including the power converter will be described with reference to the drawings.
1 is a configuration diagram of a power conversion device and an in-vehicle power supply device according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the main circuit of the power converter includes a first DC / DC converter 2 that steps down the voltage VA of the battery 1 and outputs a voltage V1, and steps down the voltage V1 to obtain voltages V2 and V3. The control circuit 15 controls the output of the first and second DC / DC converters 2 and 20. The in-vehicle power supply device includes a high-voltage battery 1 for driving a vehicle driving motor and a power conversion device for stepping down the voltage of the battery 1 and supplying power to the first to third loads 11 to 13. The

第2のDC/DCコンバータ20は、直列接続された第1、第2のスイッチング素子としての第1、第2のMOSFET3a、3bと、直列接続された第1、第2のコンデンサ5a、5bと、第1、第2のMOSFET3a、3bの接続点と第1、第2のコンデンサ5a、5bの接続点との間に接続されたインダクタ4と、入力端子6a、6bと、出力端子7a、7b、7cとを備える。第1、第2のMOSFET3a、3bは、それぞれダイオードが逆並列接続されているが、このダイオードは素子が内蔵する寄生ダイオードを用いても良い。   The second DC / DC converter 20 includes first and second MOSFETs 3a and 3b as first and second switching elements connected in series, and first and second capacitors 5a and 5b connected in series. The inductor 4 connected between the connection point of the first and second MOSFETs 3a and 3b and the connection point of the first and second capacitors 5a and 5b, the input terminals 6a and 6b, and the output terminals 7a and 7b. , 7c. In the first and second MOSFETs 3a and 3b, diodes are connected in antiparallel, and parasitic diodes built into the elements may be used as the diodes.

第1のDC/DCコンバータ2は、入力端子2a、2b間に入力されるバッテリ1の電圧VAを降圧して、出力端子2c、2d間に電圧V1を出力する。
第1のDC/DCコンバータ2の出力端子2c、2dは、第2のDC/DCコンバータ20の入力端子6a、6bに接続され、第1のDC/DCコンバータ2の出力電圧V1は、第2のDC/DCコンバータ20の入力端子6a、6b間に入力される。
The first DC / DC converter 2 steps down the voltage VA of the battery 1 input between the input terminals 2a and 2b, and outputs the voltage V1 between the output terminals 2c and 2d.
The output terminals 2c and 2d of the first DC / DC converter 2 are connected to the input terminals 6a and 6b of the second DC / DC converter 20, and the output voltage V1 of the first DC / DC converter 2 is Are input between the input terminals 6a and 6b of the DC / DC converter 20.

第2のDC/DCコンバータ20では、入力端子6bは、第1のMOSFET3aのソース端子と第1のコンデンサ5aの一端と出力端子7cに各々接続され、入力端子6aは、第2のMOSFET3bのドレイン端子と第2のコンデンサ5bの一端と出力端子7aに各々接続される。第1のMOSFET3aのドレイン端子と第2のMOSFET3bのソース端子は互いに接続され、その接続点とインダクタ4の一端が接続される。インダクタ4の他端は、第1のコンデンサ5aの他端と第2のコンデンサ5bの他端と出力端子7bに各々接続される。そして、入力端子6a、6b間に入力される電圧V1が、第1のコンデンサ5a、第2のコンデンサ5bにより分圧され、各出力端子間に電圧V2、V3が出力される。   In the second DC / DC converter 20, the input terminal 6b is connected to the source terminal of the first MOSFET 3a, one end of the first capacitor 5a, and the output terminal 7c, respectively, and the input terminal 6a is the drain of the second MOSFET 3b. The terminal, one end of the second capacitor 5b, and the output terminal 7a are connected. The drain terminal of the first MOSFET 3 a and the source terminal of the second MOSFET 3 b are connected to each other, and the connection point is connected to one end of the inductor 4. The other end of the inductor 4 is connected to the other end of the first capacitor 5a, the other end of the second capacitor 5b, and the output terminal 7b. The voltage V1 input between the input terminals 6a and 6b is divided by the first capacitor 5a and the second capacitor 5b, and the voltages V2 and V3 are output between the output terminals.

また、第1の負荷11は第1のDC/DCコンバータ2の出力端子2c、2d間に接続される。第2の負荷12は、第1のコンデンサ5aの両端子でもある第2のDC/DCコンバータ20の出力端子7b、7c間に接続される。第3の負荷13は、第2のコンデンサ5bの両端子でもある第2のDC/DCコンバータ20の出力端子7a、7b間に接続される。   The first load 11 is connected between the output terminals 2 c and 2 d of the first DC / DC converter 2. The second load 12 is connected between the output terminals 7b and 7c of the second DC / DC converter 20 which is also both terminals of the first capacitor 5a. The third load 13 is connected between the output terminals 7a and 7b of the second DC / DC converter 20 which is also both terminals of the second capacitor 5b.

次に、電力変換装置の動作について以下に説明する。
第1のDC/DCコンバータ2は、バッテリ1からの電圧VA、例えば200V〜400Vの高い電圧を降圧して、例えば42Vの電圧V1を生成し、第1の負荷11に電力供給する。第2のDC/DCコンバータ20は、第1のDC/DCコンバータ2から入力される電圧V1を降圧して、第1、第2のコンデンサ5a、5bの電圧V2、V3、例えば14V、28Vを生成し、第2の負荷12、第3の負荷13に電力供給する。
Next, operation | movement of a power converter device is demonstrated below.
The first DC / DC converter 2 steps down a voltage VA from the battery 1, for example, a high voltage of 200 V to 400 V, generates a voltage V1 of, for example, 42 V, and supplies power to the first load 11. The second DC / DC converter 20 steps down the voltage V1 input from the first DC / DC converter 2, and supplies the voltages V2, V3, for example, 14V and 28V, of the first and second capacitors 5a and 5b. Generate and supply power to the second load 12 and the third load 13.

制御回路15は、第1のDC/DCコンバータ2の各入出力端子2a〜2dの電位を取得して、第1のDC/DCコンバータ2の入力電圧VAおよび出力電圧V1を検出し、これらの電圧に基づいて出力電圧V1が目標電圧となるように第1のDC/DCコンバータ2を制御する。
また、制御回路15は、第2のDC/DCコンバータ20の各入出力端子6a、6b、7a〜7cの電位を取得して、第2のDC/DCコンバータ20の入力電圧である電圧V1および出力電圧である第1、第2のコンデンサ5a、5bの電圧V2、V3を検出し、これらの電圧に基づいて、第1、第2のMOSFET3a、3bへのゲート信号を出力して第1、第2のMOSFET3a、3bを駆動制御し、第2のDC/DCコンバータ20を出力制御する。
第2のDC/DCコンバータ20は、第1、第2のコンデンサ5a、5bの電圧V2、V3が所望の電圧となるように制御される。電圧V2と電圧V3との和は常に電圧V1に等しいため、この場合、電圧V2を目標電圧である、例えば14Vに制御することで電圧V3も28Vに制御できる。
The control circuit 15 acquires the potentials of the input / output terminals 2a to 2d of the first DC / DC converter 2, detects the input voltage VA and the output voltage V1 of the first DC / DC converter 2, and detects these Based on the voltage, the first DC / DC converter 2 is controlled so that the output voltage V1 becomes the target voltage.
In addition, the control circuit 15 acquires the potentials of the input / output terminals 6a, 6b, and 7a to 7c of the second DC / DC converter 20, and the voltage V1 that is the input voltage of the second DC / DC converter 20 and The voltages V2 and V3 of the first and second capacitors 5a and 5b, which are output voltages, are detected, and gate signals to the first and second MOSFETs 3a and 3b are output based on these voltages to output the first and second capacitors 5a and 5b. The second MOSFETs 3a and 3b are driven and controlled, and the output of the second DC / DC converter 20 is controlled.
The second DC / DC converter 20 is controlled so that the voltages V2 and V3 of the first and second capacitors 5a and 5b become desired voltages. Since the sum of the voltage V2 and the voltage V3 is always equal to the voltage V1, in this case, the voltage V3 can be controlled to 28V by controlling the voltage V2 to the target voltage, for example, 14V.

なお、第1のDC/DCコンバータ2の出力端子2c、2dと第2のDC/DCコンバータ20の入力端子6a、6bとは兼用しても良く、また電圧V1は、いずれか一方の端子間電圧を検出して第1、第2のDC/DCコンバータ2、20の双方の制御に用いても良い。   The output terminals 2c and 2d of the first DC / DC converter 2 and the input terminals 6a and 6b of the second DC / DC converter 20 may be used together, and the voltage V1 is between either one of the terminals. The voltage may be detected and used to control both the first and second DC / DC converters 2 and 20.

第2のDC/DCコンバータ20の動作の詳細について以下に示す。
第2のDC/DCコンバータ20は、第1、第2のコンデンサ5a、5b間で互いに電力授受するように動作して、電圧V2は目標電圧に制御される。
電圧V2が目標電圧より小さい場合、以下に示す第1の制御により、第2のMOSFET3bがオンオフして第2のコンデンサ5bから第1のコンデンサ5aへエネルギを移行することで、第1のコンデンサ5aの電圧V2を増加させる。
まず、第1のMOSFET3aがオフ状態で、第2のMOSFET3bをオンすると、第2のコンデンサ5b−第2のMOSFET3b−インダクタ4、の経路で電流が流れ、第2のコンデンサ5bのエネルギがインダクタ4に移行する。次に、第2のMOSFET3bをオフすると、インダクタ4−第1のコンデンサ5a−第1のMOSFET3aのダイオード、の経路で電流が流れ、インダクタ4のエネルギが第1のコンデンサ5aに移行する。これらの状態を繰り返すことで、第2のコンデンサ5bから第1のコンデンサ5aへエネルギを移行し、電圧V2を制御する。
Details of the operation of the second DC / DC converter 20 will be described below.
The second DC / DC converter 20 operates so as to exchange power between the first and second capacitors 5a and 5b, and the voltage V2 is controlled to a target voltage.
When the voltage V2 is smaller than the target voltage, the first MOSFET 5a is turned on and off by the first control described below to transfer energy from the second capacitor 5b to the first capacitor 5a. The voltage V2 is increased.
First, when the first MOSFET 3a is turned off and the second MOSFET 3b is turned on, a current flows through a path of the second capacitor 5b-second MOSFET 3b-inductor 4, and the energy of the second capacitor 5b is changed to the inductor 4 Migrate to Next, when the second MOSFET 3b is turned off, a current flows through the path of the inductor 4-the first capacitor 5a-the diode of the first MOSFET 3a, and the energy of the inductor 4 is transferred to the first capacitor 5a. By repeating these states, energy is transferred from the second capacitor 5b to the first capacitor 5a, and the voltage V2 is controlled.

一方、電圧V2が目標電圧より大きい場合、以下に示す第2の制御により、第1のMOSFET3aがオンオフして第1のコンデンサ5aから第2のコンデンサ5bへエネルギを移行することで、第1のコンデンサ5aの電圧V2を低下させる。
まず、第2のMOSFET3bがオフ状態で、第1のMOSFET3aをオンすると、第1のコンデンサ5a−インダクタ4−第1のMOSFET3a、の経路で電流が流れ、第1のコンデンサ5aのエネルギがインダクタ4に移行する。次に、第1のMOSFET3aをオフすると、インダクタ4−第2のMOSFET3bのダイオード−第2のコンデンサ5b、の経路で電流が流れ、インダクタ4のエネルギが第2のコンデンサ5bに移行する。これらの状態を繰り返すことで、第1のコンデンサ5aから第2のコンデンサ5bへエネルギを移行し、電圧V2を制御する。
On the other hand, when the voltage V2 is larger than the target voltage, the first MOSFET 3a is turned on and off by the second control shown below, and the energy is transferred from the first capacitor 5a to the second capacitor 5b. The voltage V2 of the capacitor 5a is reduced.
First, when the second MOSFET 3b is turned off and the first MOSFET 3a is turned on, a current flows through the path of the first capacitor 5a-inductor 4-first MOSFET 3a, and the energy of the first capacitor 5a is changed to the inductor 4 Migrate to Next, when the first MOSFET 3a is turned off, a current flows through the path of the inductor 4-the diode of the second MOSFET 3b-the second capacitor 5b, and the energy of the inductor 4 is transferred to the second capacitor 5b. By repeating these states, energy is transferred from the first capacitor 5a to the second capacitor 5b, and the voltage V2 is controlled.

第2のDC/DCコンバータ20では、電圧V2の目標電圧は、第1、第2のコンデンサ5a、5bが分担する分圧電圧の均衡状態が保持されるように、即ち電圧V2が一定の安定状態となるように、第2の負荷12、第3の負荷13に応じて決定される。望ましくは、第2の負荷12を流れる電流と第3の負荷13を流れる電流とが等しくなるように決定される。
第2の負荷12を流れる電流と第3の負荷13を流れる電流が等しい時、第1、第2のコンデンサ5a、5bの電圧V2、V3が分担する分圧電圧の均衡状態が保持され、この均衡状態で電圧V2が目標電圧であれば、第2のDC/DCコンバータ20は停止状態で所望の電圧V2、V3を出力して第2、第3の負荷12、13に電力供給できる。
In the second DC / DC converter 20, the target voltage of the voltage V2 is set so that the balanced state of the divided voltage shared by the first and second capacitors 5a and 5b is maintained, that is, the voltage V2 is constant and stable. It is determined according to the second load 12 and the third load 13 so as to be in a state. Desirably, the current flowing through the second load 12 and the current flowing through the third load 13 are determined to be equal.
When the current flowing through the second load 12 and the current flowing through the third load 13 are equal, the balanced state of the divided voltages shared by the voltages V2 and V3 of the first and second capacitors 5a and 5b is maintained. If the voltage V2 is the target voltage in the equilibrium state, the second DC / DC converter 20 can output the desired voltages V2 and V3 and supply power to the second and third loads 12 and 13 in the stopped state.

第2の負荷12を流れる電流が第3の負荷13を流れる電流より大きい場合、電圧V2が小さくなり電圧V3は大きくなる。このため、上記第1の制御により第2のコンデンサ5bから第1のコンデンサ5aへエネルギを移行し、電圧V2を制御する。また、第2の負荷12を流れる電流が第3の負荷13を流れる電流より小さい場合、電圧V2が大きくなり電圧V3は小さくなる。このため、上記第2の制御により第1のコンデンサ5aから第2のコンデンサ5bへエネルギを移行し、電圧V2を制御する。   When the current flowing through the second load 12 is larger than the current flowing through the third load 13, the voltage V2 decreases and the voltage V3 increases. For this reason, energy is transferred from the second capacitor 5b to the first capacitor 5a by the first control, and the voltage V2 is controlled. When the current flowing through the second load 12 is smaller than the current flowing through the third load 13, the voltage V2 increases and the voltage V3 decreases. For this reason, energy is transferred from the first capacitor 5a to the second capacitor 5b by the second control, and the voltage V2 is controlled.

このように、第1、第2のDC/DCコンバータ2、20は、出力電圧V1、V2、V3(=V1−V2)を目標電圧に制御することができる。また、第2のDC/DCコンバータ20の扱う電力容量は、第2の負荷12と第3の負荷13との電流差に基づく電力分である電力差分のみとなり、電力容量を大きく低減でき、第2のDC/DCコンバータ20は変換効率が高く小型化も促進できる。このため、第1、第2のDC/DCコンバータ2、20を備える電力変換装置全体としても、電力容量を大きく低減でき電力変換効率が高く小型の構成で、バッテリ1の電力を用いて3種の電源電圧を安定して生成できる。また、このような電力変換装置とバッテリ1とを用いて、3種の電源電圧を安定して供給でき、小型で信頼性の高い車載電源装置を得ることができる。   In this way, the first and second DC / DC converters 2 and 20 can control the output voltages V1, V2, and V3 (= V1−V2) to the target voltage. Further, the power capacity handled by the second DC / DC converter 20 is only a power difference that is a power component based on the current difference between the second load 12 and the third load 13, and the power capacity can be greatly reduced. The second DC / DC converter 20 has high conversion efficiency and can promote downsizing. For this reason, the power conversion apparatus as a whole including the first and second DC / DC converters 2 and 20 also has three types using the power of the battery 1 with a small configuration that can greatly reduce the power capacity and have high power conversion efficiency. Can be generated stably. In addition, by using such a power conversion device and the battery 1, three types of power supply voltages can be stably supplied, and a small and highly reliable on-vehicle power supply device can be obtained.

なお、電圧V2の目標電圧は制御回路15で演算しても良いが、外部の演算装置で演算して制御回路15に与えられるものでも良い。また、制御回路15が電圧V2を変動させるように制御して安定する状態を検出し、その時点の電圧V2を目標電圧として制御しても良い。   The target voltage of the voltage V2 may be calculated by the control circuit 15, but may be calculated by an external calculation device and given to the control circuit 15. Alternatively, the control circuit 15 may control the voltage V2 so as to fluctuate, detect a stable state, and control the voltage V2 at that time as the target voltage.

なお、上記実施の形態1では、第1、第2のスイッチング素子3a、3bとしてMOSFETを用いて説明を行ったが、バイポーラトランジスタ、または絶縁型バイポーラトランジスタ(IGBT)、またはシリコンカーバイドトランジスタ、またはワイドバンドギャップ半導体によって形成されたMOSFETを用いても同様の効果が得られる。
ワイドバンドギャップ半導体は、シリコンに比べてバンドギャップが大きい半導体であり、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドがある。このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子を用いることにより、車載電源装置の小型化が促進できる。更に電力損失が低いため、スイッチング素子の高効率化が可能であり、車載電源装置の高効率化が図れる。
またワイドバンドギャップ半導体から成るスイッチング素子は耐熱性も高いため、通常、車載電源装置に併設されているヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、車載電源装置の一層の小型化が可能になる。
In the first embodiment, description has been made using MOSFETs as the first and second switching elements 3a and 3b. However, a bipolar transistor, an insulated bipolar transistor (IGBT), a silicon carbide transistor, or a wide transistor is described. The same effect can be obtained by using a MOSFET formed of a band gap semiconductor.
A wide band gap semiconductor is a semiconductor having a larger band gap than silicon, for example, silicon carbide, gallium nitride-based material, or diamond. Since the switching element formed of such a wide band gap semiconductor has high voltage resistance and high allowable current density, the switching element can be reduced in size. By using these reduced switching elements, Miniaturization of the in-vehicle power supply device can be promoted. Furthermore, since the power loss is low, the efficiency of the switching element can be increased, and the efficiency of the in-vehicle power supply device can be increased.
In addition, since switching elements made of wide band gap semiconductors have high heat resistance, it is usually possible to reduce the size of the heat sink fins of the heat sink provided in the in-vehicle power supply device and to cool the water cooling part. Further downsizing becomes possible.

また、上記実施の形態1では、電力変換装置は車載電源装置に適用するものを示したが、車両用以外にも適用可能で、同様の効果が得られる。   Moreover, in the said Embodiment 1, although the power converter device applied what is applied to a vehicle-mounted power supply device, it is applicable also except for vehicles, and the same effect is acquired.

実施の形態2.
この実施の形態2では、上記実施の形態1と同様の回路構成の電力変換装置を用い、上記実施の形態1と同様に、第1、第2のDC/DCコンバータ2、20の出力電圧V1、V2、V3(=V1−V2)を目標電圧に制御する。この場合、電圧V2の目標電圧として所定の電圧範囲であるV2下限値〜V2上限値を設ける。即ち、電圧V2が、V2下限値〜V2上限値の範囲内にある場合は、第2のDC/DCコンバータ20は動作を停止する。このとき、電力変換装置は、第1のDC/DCコンバータ2のみが動作して、電圧V1、V2、V3を出力する。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, a power conversion device having a circuit configuration similar to that of the first embodiment is used, and the output voltage V1 of the first and second DC / DC converters 2 and 20 is the same as in the first embodiment. , V2, V3 (= V1-V2) are controlled to target voltages. In this case, a V2 lower limit value to a V2 upper limit value, which are a predetermined voltage range, are provided as the target voltage of the voltage V2. That is, when the voltage V2 is within the range of the V2 lower limit value to the V2 upper limit value, the second DC / DC converter 20 stops its operation. At this time, in the power converter, only the first DC / DC converter 2 operates and outputs voltages V1, V2, and V3.

また、第1のDC/DCコンバータ2の出力電圧V1に対しても、目標電圧に電圧範囲(V1下限値〜V1上限値)を設定して、出力電圧V1を調整可能にする。
まず、第2の負荷12と第3の負荷13との電流バランスが崩れて、電圧V2の値がV2上限値より大きくなる場合、図2に示すように、第1のDC/DCコンバータ2の出力電圧V1を、V1下限値〜V1上限値の電圧範囲内で小さくなるように調整する。これにより、電圧V2と電圧V3(=V1−V2)とを、電圧比を保ちながら低下させ、電圧V2をV2下限値〜V2上限値内に制御する。このとき、第2のDC/DCコンバータ20は動作を停止した状態で、第1のDC/DCコンバータ2のみが動作して、電圧V1、V2、V3を出力する。
Further, a voltage range (V1 lower limit value to V1 upper limit value) is set to the target voltage for the output voltage V1 of the first DC / DC converter 2 so that the output voltage V1 can be adjusted.
First, when the current balance between the second load 12 and the third load 13 is lost, and the value of the voltage V2 becomes larger than the V2 upper limit value, as shown in FIG. The output voltage V1 is adjusted so as to decrease within the voltage range from the V1 lower limit value to the V1 upper limit value. Thereby, the voltage V2 and the voltage V3 (= V1-V2) are lowered while maintaining the voltage ratio, and the voltage V2 is controlled within the V2 lower limit value to the V2 upper limit value. At this time, with the second DC / DC converter 20 stopped operating, only the first DC / DC converter 2 operates and outputs voltages V1, V2, and V3.

次に、第2の負荷12と第3の負荷13との電流バランスが崩れて、電圧V2の値がV2下限値より小さくなる場合、図3に示すように、第1のDC/DCコンバータ2の出力電圧V1を、V1下限値〜V1上限値の電圧範囲内で大きくなるように調整する。これにより、電圧V2と電圧V3(=V1−V2)とを、電圧比を保ちながら増加させ、電圧V2をV2下限値〜V2上限値内に制御する。このとき、第2のDC/DCコンバータ20は動作を停止した状態で、第1のDC/DCコンバータ2のみが動作して、電圧V1、V2、V3を出力する。   Next, when the current balance between the second load 12 and the third load 13 is lost and the value of the voltage V2 becomes smaller than the V2 lower limit value, as shown in FIG. 3, the first DC / DC converter 2 Is adjusted so as to increase within the voltage range of the V1 lower limit value to the V1 upper limit value. Thus, the voltage V2 and the voltage V3 (= V1−V2) are increased while maintaining the voltage ratio, and the voltage V2 is controlled within the V2 lower limit value to the V2 upper limit value. At this time, with the second DC / DC converter 20 stopped operating, only the first DC / DC converter 2 operates and outputs voltages V1, V2, and V3.

このように、制御回路15は、電圧V2がV2下限値〜V2上限値の範囲内に入るように、第1のDC/DCコンバータ2の出力電圧V1を目標電圧の電圧範囲内で増減して調整する。これにより第2のDC/DCコンバータ20での変換損失が無くなり、電力変換装置全体の変換効率が向上する。   Thus, the control circuit 15 increases or decreases the output voltage V1 of the first DC / DC converter 2 within the voltage range of the target voltage so that the voltage V2 falls within the range of the V2 lower limit value to the V2 upper limit value. adjust. Thereby, the conversion loss in the 2nd DC / DC converter 20 is lost, and the conversion efficiency of the whole power converter device improves.

なお、第1のDC/DCコンバータ2の出力電圧V1を、V1下限値〜V1上限値の電圧範囲内で増減して調整しても、電圧V2がV2下限値〜V2上限値内に入りきらない場合は、上記実施の形態1と同様に、第2のDC/DCコンバータ20を動作させて電圧V2が、V2下限値〜V2上限値内に入るように制御する。
即ち、制御回路15は、電圧V2が、V2下限値〜V2上限値内に近づくように、第1のDC/DCコンバータ2の出力電圧を目標電圧の電圧範囲内で増減して調整すると共に、第1、第2のコンデンサ5a、5b間の電力授受により電圧V2がV2下限値〜V2上限値内に入るように第2のDC/DCコンバータ20を動作させる。この場合も、第2のDC/DCコンバータ20が変換する電圧比も電力量も、出力電圧V1の調整前と比べて低減でき、変換効率を向上できる。
Even if the output voltage V1 of the first DC / DC converter 2 is adjusted to be increased or decreased within the voltage range from the V1 lower limit value to the V1 upper limit value, the voltage V2 does not fall within the V2 lower limit value to the V2 upper limit value. If not, the second DC / DC converter 20 is operated to control the voltage V2 to fall within the V2 lower limit value to the V2 upper limit value, as in the first embodiment.
That is, the control circuit 15 adjusts the output voltage of the first DC / DC converter 2 by increasing or decreasing it within the voltage range of the target voltage so that the voltage V2 approaches the V2 lower limit value to the V2 upper limit value, The second DC / DC converter 20 is operated so that the voltage V2 falls within the V2 lower limit value to the V2 upper limit value by power transfer between the first and second capacitors 5a and 5b. Also in this case, the voltage ratio and the amount of power converted by the second DC / DC converter 20 can be reduced as compared with those before the adjustment of the output voltage V1, and the conversion efficiency can be improved.

以上は、電圧V2の目標電圧として所定の電圧範囲であるV2下限値〜V2上限値を設け、電圧V2がV2下限値〜V2上限値の範囲内に入るように、またはV2下限値〜V2上限値内に近づくように、電圧V1を目標電圧の電圧範囲内で増減して調整することを示したが、電圧V2の代わりに電圧V3に対して同様の制御をすることもできる。即ち、電圧V3の目標電圧として所定の電圧範囲であるV3下限値〜V3上限値を設け、電圧V3がV3下限値〜V3上限値の範囲内に入るように、またはV3下限値〜V3上限値内に近づくように、電圧V1を目標電圧の電圧範囲内で増減して調整する。
さらに、電圧V2の代わりに、電圧V2と電圧V3との双方の電圧とすることもできる。即ち、電圧V2、V3の目標電圧として所定の電圧範囲であるV2下限値〜V2上限値およびV3下限値〜V3上限値を設け、電圧V2がV2下限値〜V2上限値の範囲内に入るように、かつ電圧V3がV3下限値〜V3上限値の範囲内に入るように、電圧V1を目標電圧の電圧範囲内で増減して調整する。または、V2下限値〜V2上限値内に近づくように、かつV3下限値〜V3上限値内に近づくように、電圧V1を目標電圧の電圧範囲内で増減して調整する。
The V2 lower limit value to the V2 upper limit value, which are predetermined voltage ranges, are provided as the target voltage of the voltage V2, and the voltage V2 falls within the range of the V2 lower limit value to the V2 upper limit value, or the V2 lower limit value to the V2 upper limit value. Although it has been shown that the voltage V1 is adjusted to be increased or decreased within the voltage range of the target voltage so as to approach the value, the same control can be performed on the voltage V3 instead of the voltage V2. That is, a predetermined voltage range V3 lower limit value to V3 upper limit value is provided as a target voltage of the voltage V3 so that the voltage V3 falls within the range of V3 lower limit value to V3 upper limit value, or V3 lower limit value to V3 upper limit value. The voltage V1 is adjusted by increasing / decreasing within the voltage range of the target voltage so as to approach the inside.
Furthermore, instead of the voltage V2, both the voltage V2 and the voltage V3 can be used. That is, the V2 lower limit value to the V2 upper limit value and the V3 lower limit value to the V3 upper limit value, which are predetermined voltage ranges, are set as the target voltages of the voltages V2 and V3 so that the voltage V2 falls within the range of the V2 lower limit value to the V2 upper limit value. In addition, the voltage V1 is adjusted by increasing / decreasing within the voltage range of the target voltage so that the voltage V3 falls within the range of the V3 lower limit value to the V3 upper limit value. Alternatively, the voltage V1 is adjusted by increasing / decreasing within the voltage range of the target voltage so as to approach the V2 lower limit value to the V2 upper limit value and to approach the V3 lower limit value to the V3 upper limit value.

この実施の形態では、上記実施の形態1と同様の効果が得られると共に、第2のDC/DCコンバータ20が扱う電力量をさらに低減でき、さらに高効率化と小型化を促進できる電力変換装置およびそれを用いた車載電源装置が得られる。   In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, the amount of power handled by the second DC / DC converter 20 can be further reduced, and further high efficiency and downsizing can be promoted. And the vehicle-mounted power supply device using the same is obtained.

実施の形態3.
この実施の形態3では、上記実施の形態1と同様の回路構成の電力変換装置を用い、上記実施の形態1と同様に、第1、第2のDC/DCコンバータ2、20の出力電圧V1、V2、V3(=V1−V2)を目標電圧に制御する。この場合、第2の負荷12と第3の負荷13とが同等の電圧、例えば14Vで駆動されるものとする。また、第1の負荷11は、第2、第3の負荷12、13の2倍の電圧、28Vで駆動される。即ち、第2のDC/DCコンバータ20では、電圧V2と電圧V3とは等しく14Vに制御し、第1のDC/DCコンバータ2では、出力電圧V1を電圧V2の2倍の28Vに制御する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a power conversion device having a circuit configuration similar to that in the first embodiment is used, and the output voltage V1 of the first and second DC / DC converters 2 and 20 is the same as in the first embodiment. , V2, V3 (= V1-V2) are controlled to target voltages. In this case, it is assumed that the second load 12 and the third load 13 are driven with an equivalent voltage, for example, 14V. The first load 11 is driven with a voltage 28 V that is twice that of the second and third loads 12 and 13. That is, in the second DC / DC converter 20, the voltage V2 and the voltage V3 are controlled to be equal to 14V, and in the first DC / DC converter 2, the output voltage V1 is controlled to 28V, which is twice the voltage V2.

この実施の形態では、同等の電圧(14V)で駆動される複数の負荷機器が、2群に分配され、一方が第2の負荷12として第2のDC/DCコンバータ20の出力端子7b、7c間に接続され、他方が第3の負荷13として第2のDC/DCコンバータ20の出力端子7a、7b間に接続される。このとき、上記複数の負荷機器は、第2の負荷12である各負荷機器を流れる電流合計と、第3の負荷13である各負荷機器を流れる電流合計とが近づくように分配されて配置される。   In this embodiment, a plurality of load devices driven with an equivalent voltage (14 V) are distributed into two groups, one of which is the second load 12 and the output terminals 7 b and 7 c of the second DC / DC converter 20. The other is connected between the output terminals 7 a and 7 b of the second DC / DC converter 20 as the third load 13. At this time, the plurality of load devices are distributed and arranged so that the total current flowing through each load device that is the second load 12 and the total current flowing through each load device that is the third load 13 are close to each other. The

この実施の形態においても、上記実施の形態1と同様に、第2のDC/DCコンバータ20の扱う電力容量は、第2の負荷12と第3の負荷13との電流差に基づく電力差分のみである。このため、上述したように第2の負荷12と第3の負荷13との電流がバランスするように第2、第3の負荷12、13を分配配置することで、第2のDC/DCコンバータ20が扱う電力量を低減でき、さらに高効率化と小型化を促進できる電力変換装置およびそれを用いた車載電源装置が得られる。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, the power capacity handled by the second DC / DC converter 20 is only the power difference based on the current difference between the second load 12 and the third load 13. It is. Therefore, as described above, the second DC / DC converter is provided by distributing the second and third loads 12 and 13 so that the currents of the second load 12 and the third load 13 are balanced. Thus, a power conversion device that can reduce the amount of power handled by 20 and can promote higher efficiency and miniaturization, and an in-vehicle power supply device using the same can be obtained.

なお、この場合も、上記実施の形態2を適用できるが、その場合、電圧V2と電圧V3とは、同じ電圧範囲内に制御されるもので、同一電圧でなくても良い。   In this case as well, the second embodiment can be applied. In this case, the voltage V2 and the voltage V3 are controlled within the same voltage range, and may not be the same voltage.

実施の形態4.
この実施の形態4では、上記実施の形態1と同様の回路構成の電力変換装置を用い、上記実施の形態1と同様に、第1、第2のDC/DCコンバータ2、20の出力電圧V1、V2、V3(=V1−V2)を目標電圧に制御する。
この場合、同等の電圧(例えば14V)で駆動される複数の負荷機器が、第2の負荷12として第2のDC/DCコンバータ20の出力端子7b、7c間に接続される。そして、この複数の負荷機器の内の1つを第2のバッテリ12a(図示せず)とし、他の負荷機器12b(図示せず)に第2のバッテリ12aから電力供給可能に構成する。この第2のバッテリ12aには電圧14Vを出力する鉛バッテリなどが使われ、他の負荷機器12bとしては、信頼性の要求が高い負荷、例えばブレーキポンプ、ヘッドライトなどが接続される。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, a power conversion device having the same circuit configuration as that of the first embodiment is used, and the output voltage V1 of the first and second DC / DC converters 2 and 20 is the same as in the first embodiment. , V2, V3 (= V1-V2) are controlled to target voltages.
In this case, a plurality of load devices driven with an equivalent voltage (for example, 14 V) are connected between the output terminals 7 b and 7 c of the second DC / DC converter 20 as the second load 12. One of the plurality of load devices is used as a second battery 12a (not shown), and power is supplied to the other load device 12b (not shown) from the second battery 12a. A lead battery or the like that outputs a voltage of 14 V is used for the second battery 12a, and a load that requires high reliability, such as a brake pump or a headlight, is connected as the other load device 12b.

通常時、第1、第2のDC/DCコンバータ2、20は、上記実施の形態1と同様に動作し、バッテリ1の電圧を降圧して第1〜第3の負荷11〜13に電力供給する。第2の負荷12は、第1のコンデンサ5aから電力供給され、第2のバッテリ12aも、第2の負荷12の1つとして通常時は充電される。
第1のDC/DCコンバータ2または第2のDC/DCコンバータ20が故障、またはバッテリ1が故障すると、第2の負荷12には第1のコンデンサ5aから正常に電力供給されなくなるが、このとき、第2のバッテリ12aから他の第2の負荷12である負荷機器12bに電力供給する。これにより、信頼性の要求が高い負荷機器12bには、電力変換装置の異常時にも継続して電力供給でき、電力変換装置および車載電源装置の信頼性が向上する。
During normal operation, the first and second DC / DC converters 2 and 20 operate in the same manner as in the first embodiment, and step down the voltage of the battery 1 to supply power to the first to third loads 11 to 13. To do. The second load 12 is supplied with power from the first capacitor 5a, and the second battery 12a is also charged as one of the second loads 12 at normal times.
If the first DC / DC converter 2 or the second DC / DC converter 20 fails or the battery 1 fails, the second load 12 is not normally supplied with power from the first capacitor 5a. Then, power is supplied from the second battery 12a to the load device 12b, which is another second load 12. Thereby, it is possible to continuously supply power to the load device 12b requiring high reliability even when the power conversion device is abnormal, and the reliability of the power conversion device and the in-vehicle power supply device is improved.

上記実施の形態では、第2の負荷12として、信頼性の要求が高い負荷機器12bと、これらの負荷機器12bの補助電源となる第2のバッテリ12aとを配置した構成を述べたが、第2の負荷12の代わりに第3の負荷13を同様の構成としてもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the load device 12b having a high reliability requirement and the second battery 12a serving as an auxiliary power source of the load device 12b are arranged as the second load 12 is described. Instead of the second load 12, the third load 13 may have the same configuration.

1 バッテリ、2 第1のDC/DCコンバータ、3a 第1のMOSFET、
3b 第2のMOSFET、4 インダクタ、5a 第1のコンデンサ、
5b 第2のコンデンサ、11 第1の負荷、12 第2の負荷、13 第3の負荷、
15 制御回路、20 第2のDC/DCコンバータ、VA バッテリの電圧、
V1 第1のDC/DCコンバータの出力電圧、V2 第1のコンデンサの電圧、
V3 第2のコンデンサの電圧。
1 battery, 2 first DC / DC converter, 3a first MOSFET,
3b second MOSFET, 4 inductor, 5a first capacitor,
5b second capacitor, 11 first load, 12 second load, 13 third load,
15 control circuit, 20 second DC / DC converter, VA battery voltage,
V1 output voltage of the first DC / DC converter, V2 voltage of the first capacitor,
V3 Voltage of the second capacitor.

Claims (10)

バッテリの直流電圧を降圧して出力する第1のDC/DCコンバータと、
上記第1のDC/DCコンバータの出力端子間に該出力電圧を分圧するように直列接続された第1、第2のコンデンサ、上記出力端子間に直列接続された第1、第2のスイッチング素子、および、上記第1、第2のコンデンサの接続点と上記第1、第2のスイッチング素子の接続点との間に接続されたインダクタを有して、上記第1、第2のコンデンサ間で互いに電力授受する第2のDC/DCコンバータと、
上記第1のDC/DCコンバータおよび上記第2のDC/DCコンバータを出力制御する制御回路とを備え、
上記制御回路は、上記第1のDC/DCコンバータの出力電圧が目標電圧となるように該第1のDC/DCコンバータを制御し、上記第1、第2のコンデンサの電圧が所望の分圧電圧となるように上記第1、第2のスイッチング素子を駆動制御して上記第2のDC/DCコンバータを制御することを特徴とする電力変換装置。
A first DC / DC converter that steps down and outputs a DC voltage of the battery;
First and second capacitors connected in series so as to divide the output voltage between output terminals of the first DC / DC converter, and first and second switching elements connected in series between the output terminals And an inductor connected between the connection point of the first and second capacitors and the connection point of the first and second switching elements, and between the first and second capacitors. A second DC / DC converter that exchanges power with each other;
A control circuit for controlling the output of the first DC / DC converter and the second DC / DC converter,
The control circuit controls the first DC / DC converter so that the output voltage of the first DC / DC converter becomes a target voltage, and the voltages of the first and second capacitors are divided into desired voltages. A power converter that controls the second DC / DC converter by drivingly controlling the first and second switching elements so as to be a voltage.
上記所望の分圧電圧として所定の電圧範囲を設け、
上記制御回路は、上記第1、第2のコンデンサの電圧が上記所定の電圧範囲内である時、上記第2のDC/DCコンバータの動作を停止させ、上記第1のDC/DCコンバータのみ動作させることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
A predetermined voltage range is provided as the desired divided voltage,
The control circuit stops the operation of the second DC / DC converter and operates only the first DC / DC converter when the voltages of the first and second capacitors are within the predetermined voltage range. The power converter according to claim 1, wherein:
上記第1のDC/DCコンバータの上記目標電圧は電圧範囲を有し、
上記制御回路は、上記第1、第2のコンデンサの電圧が上記所定の電圧範囲内に入るように、上記第1のDC/DCコンバータの出力電圧を上記目標電圧の電圧範囲内で増減して調整することを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。
The target voltage of the first DC / DC converter has a voltage range;
The control circuit increases or decreases the output voltage of the first DC / DC converter within the voltage range of the target voltage so that the voltages of the first and second capacitors are within the predetermined voltage range. The power conversion device according to claim 2, wherein the power conversion device is adjusted.
上記制御回路は、上記第1のDC/DCコンバータのみ動作させても上記第1、第2のコンデンサの電圧が上記所定の電圧範囲内に入らないとき、上記第1、第2のコンデンサの電圧が上記所定の電圧範囲内に近づくように、上記第1のDC/DCコンバータの出力電圧を上記目標電圧の電圧範囲内で増減して調整すると共に、上記第1、第2のコンデンサ間の電力授受により上記第1、第2のコンデンサの電圧が上記所定の電圧範囲内に入るように上記第2のDC/DCコンバータを動作させることを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 When the voltage of the first and second capacitors does not fall within the predetermined voltage range even when the control circuit operates only the first DC / DC converter, the voltage of the first and second capacitors Is adjusted by increasing / decreasing the output voltage of the first DC / DC converter within the voltage range of the target voltage, and the power between the first and second capacitors is adjusted so that the voltage approaches the predetermined voltage range. 4. The power converter according to claim 3, wherein the second DC / DC converter is operated so that the voltages of the first and second capacitors fall within the predetermined voltage range by transfer. 上記第1のDC/DCコンバータの出力電力を第1の負荷へ供給し、上記第2のDC/DCコンバータの上記第1、第2のコンデンサの各直流電力を第2、第3の負荷へ供給することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The output power of the first DC / DC converter is supplied to a first load, and the direct-current power of the first and second capacitors of the second DC / DC converter is supplied to the second and third loads. It supplies, The power converter device of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 上記第1、第2のコンデンサの上記所望の分圧電圧は、当該分圧電圧にて均衡状態が保持されるように上記第2、第3の負荷に応じて決定されることを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。 The desired divided voltage of the first and second capacitors is determined according to the second and third loads so that an equilibrium state is maintained at the divided voltage. The power conversion device according to claim 5. 電源電圧が同じ複数の負荷機器を、上記第2、第3の負荷として2群に分配して配置し、
上記2群の分配は、上記第2の負荷である各負荷機器を流れる電流合計と、上記第3の負荷である各負荷機器を流れる電流合計とが近づくように決定され、
上記制御回路は、上記第1のDC/DCコンバータの目標電圧を上記各負荷機器の上記電源電圧の2倍に、上記第1、第2のコンデンサの上記所望の分圧電圧を上記電源電圧にして、上記第1、第2のDC/DCコンバータを制御することを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。
A plurality of load devices having the same power supply voltage are distributed and arranged in two groups as the second and third loads,
The distribution of the two groups is determined so that the total current flowing through each load device as the second load approaches the total current flowing through each load device as the third load,
The control circuit sets the target voltage of the first DC / DC converter to twice the power supply voltage of the load devices and the desired divided voltage of the first and second capacitors to the power supply voltage. The power converter according to claim 6, wherein the first and second DC / DC converters are controlled.
電源電圧が同じ複数の負荷機器を、上記第2、第3の負荷のいずれか一方として配置し、上記複数の負荷機器の1つを、補助電源として他の負荷機器に電力供給する第2のバッテリとしたことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置。 A plurality of load devices having the same power supply voltage are arranged as one of the second and third loads, and one of the plurality of load devices supplies power to other load devices as an auxiliary power source. It was set as the battery, The power converter device of any one of Claims 5-7 characterized by the above-mentioned. 上記第2のDC/DCコンバータ内の上記第1、第2のスイッチング素子はシリコンよりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ半導体により形成されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の電力変換装置。 9. The first and second switching elements in the second DC / DC converter are formed of a wide band gap semiconductor having a wider band gap than silicon. The power converter device described in 1. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の電力変換装置と、走行用モータ駆動用のバッテリとして上記バッテリとを備えたことを特徴とする車載電源装置。 An in-vehicle power supply device comprising: the power conversion device according to any one of claims 1 to 9; and the battery as a battery for driving a traveling motor.
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