JP2013252018A - Power transmitter - Google Patents

Power transmitter Download PDF

Info

Publication number
JP2013252018A
JP2013252018A JP2012126248A JP2012126248A JP2013252018A JP 2013252018 A JP2013252018 A JP 2013252018A JP 2012126248 A JP2012126248 A JP 2012126248A JP 2012126248 A JP2012126248 A JP 2012126248A JP 2013252018 A JP2013252018 A JP 2013252018A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
terminal
coil
bridge circuit
negative
positive
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.)
Granted
Application number
JP2012126248A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6035882B2 (en
Inventor
Hiroshi Matsumae
博 松前
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso 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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2012126248A priority Critical patent/JP6035882B2/en
Publication of JP2013252018A publication Critical patent/JP2013252018A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6035882B2 publication Critical patent/JP6035882B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that the circuit scale increases or the switching control objects increase, when a step-up chopper circuit is provided so as to transmit power from one of the first and second coils of a transformer connected with the lower voltage of a DC voltage source to the other connected with the higher voltage.SOLUTION: A first capacitor Ci is connected through a first full-bridge circuit FB1 with the first coil w1 of a transformer T, and a second capacitor Co is connected through a second full-bridge circuit FB2 with the second coil w2 of a transformer T. The leakage inductor of the transformer T is equivalent to provision of an inductor 12 between the first full-bridge circuit FB1 and second full-bridge circuit FB2. When transmitting power from the second coil w2 side to the first coil w1 side, the power is stored temporarily in the inductor 12.

Description

本発明は、トランスを備えて電力を伝送するに際し、昇圧機能を備える電力伝送装置に関する。   The present invention relates to a power transmission device that includes a transformer and has a boosting function when transmitting power.

この種の電力伝送装置としては、たとえば下記特許文献1に記載されているように、トランスの2次側コイルと車載バッテリとの間に、フルブリッジ回路および昇圧チョッパ回路を備えるものも提案されている。これにより、車載バッテリの電圧が1次側コイルに接続される系統電源の電圧よりも低い場合であっても、車載バッテリの電力を系統電源に供給することができる。   As this type of power transmission device, for example, as described in Patent Document 1 below, a device including a full bridge circuit and a boost chopper circuit between a secondary coil of a transformer and an in-vehicle battery has been proposed. Yes. Thereby, even if it is a case where the voltage of a vehicle-mounted battery is lower than the voltage of the system power supply connected to a primary side coil, the electric power of a vehicle-mounted battery can be supplied to a system power supply.

特開2008−312395号公報JP 2008-312395 A

ただし、上記装置の場合、系統電源に電力を伝送するために、トランスの2次側コイル側に、昇圧チョッパ回路を備える必要が生じ、部品点数の増大等が問題となる。   However, in the case of the above-described device, it is necessary to provide a step-up chopper circuit on the secondary coil side of the transformer in order to transmit power to the system power supply, which increases the number of parts.

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、トランスを備えて電力を伝送するに際し、昇圧機能を備える新たな電力伝送装置を提供することにある。   The present invention has been made in the process of solving the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a new power transmission device having a step-up function when transmitting power with a transformer.

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.

請求項1記載の発明は、第1コイル(w1)と、前記第1コイルに接続される第1ブリッジ回路(FB1)と、前記第1コイルと磁気結合した第2コイル(w2)と、前記第2コイルに接続される第2ブリッジ回路(FB2)と、を備え、前記第1ブリッジ回路および前記第2ブリッジ回路間の電気経路には、前記第1コイルおよび前記第2コイルに流れる電流の増減に応じて蓄積エネルギを増減させることが可能なインダクタンス設定がなされており、前記第1ブリッジ回路は、そのレッグによって、前記第1コイルの一方の端子および他方の端子のそれぞれを、前記第1ブリッジ回路の正極側端子および負極側端子のそれぞれに接続するものであり、前記第2ブリッジ回路は、そのレッグによって、前記第2コイルの一方の端子および他方の端子のそれぞれを、前記第2ブリッジ回路の正極側端子および負極側端子のそれぞれに接続するものであり、前記第1ブリッジ回路および前記第2ブリッジ回路のうち、それらに接続されるコイルに印加される電圧が該コイルのターン数によって除算された値が小さい方である低電圧側ブリッジ回路(FB2)から大きい方である高電圧側ブリッジ回路(FB1)へと、前記第1コイルおよび前記第2コイルのうち前記低電圧側ブリッジ回路に接続されたコイルである低電圧側コイルおよび該低電圧側コイルと磁気結合したコイルである高電圧側コイルを介して電力を伝送すべく、前記第1ブリッジ回路および前記第2ブリッジ回路を操作する昇圧処理手段(20)を備え、前記昇圧処理手段は、前記高電圧側ブリッジ回路の前記正極側端子および前記負極側端子のいずれか一方に接続される側の経路のみを介して前記高電圧側コイルの両端が接続される迂回経路を閉状態とすることで、前記第1ブリッジ回路および前記第2ブリッジ回路間の電気経路の電流を漸増させて該電気経路にエネルギを蓄積する蓄積処理と、前記迂回経路を開状態とすることで、前記蓄積処理によって蓄積されたエネルギを前記高電圧側ブリッジ回路の正極側端子および負極側端子を介して前記高電圧側ブリッジ回路の外部に出力する昇圧処理と、を実行することを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a first coil (w1), a first bridge circuit (FB1) connected to the first coil, a second coil (w2) magnetically coupled to the first coil, and A second bridge circuit (FB2) connected to the second coil, and an electric path between the first bridge circuit and the second bridge circuit includes an electric current flowing through the first coil and the second coil. Inductance is set so that the stored energy can be increased or decreased in accordance with the increase or decrease, and the first bridge circuit controls each of the one terminal and the other terminal of the first coil by the leg. The second bridge circuit is connected to each of a positive terminal and a negative terminal of the bridge circuit, and the second bridge circuit has one leg of the second coil and the other depending on the leg. Are connected to the positive-side terminal and the negative-side terminal of the second bridge circuit, respectively, and applied to the coils connected to the first bridge circuit and the second bridge circuit. From the low voltage side bridge circuit (FB2) having a smaller value divided by the number of turns of the coil to the high voltage side bridge circuit (FB1) having a larger value, the first coil and the first coil Of the two coils, the first voltage is transmitted through a low voltage coil that is a coil connected to the low voltage bridge circuit and a high voltage coil that is magnetically coupled to the low voltage coil. A boost processing means (20) for operating a bridge circuit and the second bridge circuit, wherein the boost processing means is connected to the positive side of the high voltage side bridge circuit; By closing a detour path to which both ends of the high-voltage side coil are connected only through a path connected to one of the child and the negative electrode side terminal, the first bridge circuit and the first An accumulation process for gradually increasing the current in the electric path between the two bridge circuits to accumulate energy in the electric path, and opening the detour path so that the energy accumulated by the accumulation process is changed to the high-voltage side bridge And a step-up process for outputting to the outside of the high-voltage side bridge circuit via a positive terminal and a negative terminal of the circuit.

上記発明では、迂回経路を構成することで、第1ブリッジ回路および第2ブリッジ回路間の電気経路にエネルギを蓄えることができる。このため、昇圧処理を行なうことができ、ひいては低電圧側ブリッジ回路から高電圧側ブリッジ回路へとエネルギを伝送することが可能となる。しかもこの処理のために、昇圧回路等を設ける必要もない。   In the said invention, energy can be stored in the electrical path between the 1st bridge circuit and the 2nd bridge circuit by constituting a detour path. For this reason, it is possible to perform a boosting process, and as a result, energy can be transmitted from the low voltage side bridge circuit to the high voltage side bridge circuit. Moreover, it is not necessary to provide a booster circuit or the like for this processing.

なお、本発明にかかる以下の代表的な実施形態に関する概念の拡張については、代表的な実施形態の後の「その他の実施形態」の欄に記載してある。   In addition, about the expansion of the concept regarding the following typical embodiment concerning this invention, it describes in the column of "other embodiment" after typical embodiment.

第1の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるトランスの構成を示す図。The figure which shows the structure of the trans | transformer concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力入力時のスイッチング操作手法を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching operation method at the time of the electric power input concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力入力処理を示す回路図。The circuit diagram which shows the electric power input process concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力出力時のスイッチング操作手法を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching operation method at the time of the electric power output concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力出力処理を示す回路図。The circuit diagram which shows the electric power output process concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力出力処理態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the electric power output process aspect concerning the embodiment. 第2の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 2nd Embodiment. 同実施形態にかかる電力入力時のスイッチング操作手法を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching operation method at the time of the electric power input concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力入力処理を示す回路図。The circuit diagram which shows the electric power input process concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力出力時のスイッチング操作手法を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching operation method at the time of the electric power output concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力出力処理を示す回路図。The circuit diagram which shows the electric power output process concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力出力処理を示す回路図。The circuit diagram which shows the electric power output process concerning the embodiment. 同実施形態にかかる電力出力処理態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the electric power output process aspect concerning the embodiment. 第3の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 3rd Embodiment. 同実施形態にかかるスイッチング操作手法を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching operation method concerning the embodiment. 第4の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 4th Embodiment. 同実施形態にかかるスイッチング操作手法を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching operation method concerning the embodiment. 第5の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 5th Embodiment.

<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる電力伝送装置を車載電力伝送装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a power transmission device according to the present invention is applied to an in-vehicle power transmission device will be described with reference to the drawings.

図1に示されるコンバータCNVは、車載電力伝送装置に搭載されるものである。コンバータCNVは、車両の外部の商用電源からの電力を所定の直流電圧とする装置(図示略)の出力部となる第1コンデンサCiについて、その電力を第2コンデンサCoに供給する機能を有する。また、コンバータCNVは、第2コンデンサCoの電力を第1コンデンサCiに伝送する機能をも有する。詳しくは、コンバータCNVは、絶縁型コンバータであり、トランスTを備えて構成されている。   The converter CNV shown in FIG. 1 is mounted on an in-vehicle power transmission device. The converter CNV has a function of supplying power to the second capacitor Co with respect to the first capacitor Ci serving as an output unit of a device (not shown) that uses power from a commercial power supply outside the vehicle as a predetermined DC voltage. The converter CNV also has a function of transmitting the power of the second capacitor Co to the first capacitor Ci. Specifically, the converter CNV is an insulating converter, and is configured to include a transformer T.

トランスTの第1コイルw1には、第1フルブリッジ回路FB1が接続されている。第1フルブリッジ回路FB1は、第1コンデンサCiの両電極間に並列接続(短絡接続)されたスイッチング素子S1およびスイッチング素子S2の直列接続体(レッグ)と、スイッチング素子S3およびスイッチング素子S4の直列接続体(レッグ)とを備えている。そして、上記スイッチング素子S1およびスイッチング素子S2の接続点と、スイッチング素子S3およびスイッチング素子S4の接続点との間に、トランスTの第1コイルw1が接続されている。ここで、第1フルブリッジ回路FB1の正極側端子Tip1は、スイッチング素子S1,S3の接続点であり、負極側端子Tin1は、スイッチング素子S2,S4の接続点である。   A first full bridge circuit FB1 is connected to the first coil w1 of the transformer T. The first full bridge circuit FB1 includes a series connection body (leg) of a switching element S1 and a switching element S2 connected in parallel (short-circuit connection) between both electrodes of the first capacitor Ci, and a series of the switching element S3 and the switching element S4. And a connecting body (leg). A first coil w1 of the transformer T is connected between a connection point between the switching element S1 and the switching element S2 and a connection point between the switching element S3 and the switching element S4. Here, the positive terminal Tip1 of the first full bridge circuit FB1 is a connection point between the switching elements S1 and S3, and the negative terminal Tin1 is a connection point between the switching elements S2 and S4.

なお、本実施形態では、スイッチング素子S1〜S4として、NチャネルMOS電界効果トランジスタを例示している。また、図中、ダイオードD1〜D4のそれぞれは、スイッチング素子S1〜S4のそれぞれのボディダイオードである。   In the present embodiment, N-channel MOS field effect transistors are illustrated as the switching elements S1 to S4. In the drawing, each of the diodes D1 to D4 is a body diode of each of the switching elements S1 to S4.

トランスTの第2コイルw2には、第2フルブリッジ回路FB2が接続されている。第2フルブリッジ回路FB2は、第2コンデンサCoの両電極間に並列接続(短絡接続)されたスイッチング素子Saおよびスイッチング素子Sbの直列接続体(レッグ)と、スイッチング素子Scおよびスイッチング素子Sdの直列接続体(レッグ)とを備えている。そして、上記スイッチング素子Saおよびスイッチング素子Sbの接続点と、スイッチング素子Scおよびスイッチング素子Sdの接続点との間に、トランスTの第2コイルw2が接続されている。ここで、第2フルブリッジ回路FB2の正極側端子Tip2は、スイッチング素子Sa,Scの接続点であり、負極側端子Tin2は、スイッチング素子Sb,Sdの接続点である。   A second full bridge circuit FB2 is connected to the second coil w2 of the transformer T. The second full bridge circuit FB2 includes a series connection body (leg) of a switching element Sa and a switching element Sb connected in parallel (short circuit connection) between both electrodes of the second capacitor Co, and a series of the switching element Sc and the switching element Sd. And a connecting body (leg). A second coil w2 of the transformer T is connected between a connection point between the switching element Sa and the switching element Sb and a connection point between the switching element Sc and the switching element Sd. Here, the positive terminal Tip2 of the second full bridge circuit FB2 is a connection point between the switching elements Sa and Sc, and the negative terminal Tin2 is a connection point between the switching elements Sb and Sd.

なお、本実施形態では、スイッチング素子Sa〜Sdとして、NチャネルMOS電界効果トランジスタを例示している。また、図中、ダイオードDa〜Ddのそれぞれは、スイッチング素子Sa〜Sdのそれぞれのボディダイオードである。   In the present embodiment, N-channel MOS field effect transistors are illustrated as the switching elements Sa to Sd. In the drawing, each of the diodes Da to Dd is a body diode of each of the switching elements Sa to Sd.

上記第2コンデンサCoには、負荷14が並列接続されている。この負荷14には、車載主機としての回転機のエネルギ貯蔵手段(バッテリ)が含まれる。なお、本実施形態では、負荷14側の電圧(端子電圧)の方が、第1コンデンサCi側の電圧Viよりも低いことを想定している。特に本実施形態では、第1コイルw1および第2コイルw2のターン数N1,N2を用いた場合、「Vi/N1>Vo/N2」の関係が成立することを想定している。   A load 14 is connected in parallel to the second capacitor Co. The load 14 includes an energy storage means (battery) of a rotating machine as a vehicle-mounted main machine. In the present embodiment, it is assumed that the voltage on the load 14 side (terminal voltage) is lower than the voltage Vi on the first capacitor Ci side. In particular, in the present embodiment, it is assumed that the relationship of “Vi / N1> Vo / N2” is established when the numbers of turns N1 and N2 of the first coil w1 and the second coil w2 are used.

図中、第2コイルw2と第2フルブリッジ回路FB2との間には、インダクタl2が記載されている。これは、図2に示すように、トランスTの磁心11と第1コイルw1および第2コイルw2との間の間隙を大きくすることで生成される漏れインダクタの等価回路表現である。なお、等価回路表現としては、第1コイルw1と第1フルブリッジ回路FB1との間にインダクタ12を記載してもよい。   In the figure, an inductor l2 is described between the second coil w2 and the second full bridge circuit FB2. As shown in FIG. 2, this is an equivalent circuit representation of a leakage inductor generated by increasing the gap between the magnetic core 11 of the transformer T and the first coil w1 and the second coil w2. As an equivalent circuit expression, the inductor 12 may be described between the first coil w1 and the first full bridge circuit FB1.

制御装置20は、スイッチング素子S1〜S4のそれぞれや、スイッチング素子Sa〜Sdのそれぞれに、操作信号ms1〜ms4や操作信号msa〜msdのそれぞれを出力することで、第1コイルw1および第2コイルw2の一方から他方、および他方から一方への電力の伝送処理を行なう。以下では、「外部の商用電源から車載バッテリ側への充電処理」について説明した後、「車載バッテリ側から外部の商用電源への電力の出力処理」について説明する。
「外部の商用電源から車載バッテリ側への充電処理」
これは、第1コイルw1側から第2コイルw2側への電力の伝送処理である。詳しくは、図3に示すように、操作信号m1,m4と操作信号m2,m3とのそれぞれを互いに同一の信号として且つ、操作信号m1,m4と操作信号m2,m3とで、オン操作指令期間の位相をπだけずらす設定がなされている。図3に示す操作信号ms1〜ms4によるスイッチング素子S1〜S4の操作によれば、第1フルブリッジ回路FB1を、直流電圧(第1コンデンサCiの電圧)を交流電圧に変換する直流交流変換手段とすることができる。この際、第2フルブリッジ回路FB2については、そのダイオードDa〜Dbが全波整流回路として機能する。
The control device 20 outputs the operation signals ms1 to ms4 and the operation signals msa to msd to the switching elements S1 to S4 and the switching elements Sa to Sd, respectively, so that the first coil w1 and the second coil are output. Power transmission processing is performed from one side of w2 to the other side and from the other side to the other side. In the following, “charging process from the external commercial power source to the in-vehicle battery side” will be described, and then “power output processing from the in-vehicle battery side to the external commercial power source” will be described.
“Charging process from external commercial power source to in-vehicle battery”
This is a power transmission process from the first coil w1 side to the second coil w2 side. Specifically, as shown in FIG. 3, the operation signals m1, m4 and the operation signals m2, m3 are the same signal, and the operation signals m1, m4 and the operation signals m2, m3 The phase is shifted by π. According to the operation of the switching elements S1 to S4 by the operation signals ms1 to ms4 shown in FIG. 3, the first full bridge circuit FB1 is converted into a DC / AC conversion means for converting a DC voltage (voltage of the first capacitor Ci) into an AC voltage. can do. At this time, for the second full bridge circuit FB2, the diodes Da to Db function as a full-wave rectifier circuit.

以下、図4を用いて、第1コイルw1側から第2コイルw2側への電力の伝送処理について定性的な説明を与える。   Hereinafter, with reference to FIG. 4, a qualitative explanation will be given regarding the power transmission processing from the first coil w1 side to the second coil w2 side.

図4(a)は、スイッチング素子S1〜S4の全てがオフの状態から、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S4をオン状態に切り替えた場合を示している。図示されるように、この場合、第1コイルw1の印加電圧Vw1は、絶対値が第1コンデンサCiの電圧Viであって且つ負となる。そして、第1コンデンサCi、スイッチング素子S1、第1コイルw1、およびスイッチング素子S4を備える閉ループ経路に電流が流れる。一方、第2コイルw2の印加電圧Vw2は、第1コイルw1のターン数N1と第2コイルw2のターン数N2との比(巻数比n)に応じた大きさの電圧「−n・Vi」となる。これにより、第2コイルw2、ダイオードDc、第2コンデンサCo、およびダイオードDbを備える経路に電流が流れる。   FIG. 4A shows a case where the switching elements S1 and S4 are switched from the off state to the on state. As shown in the figure, in this case, the applied voltage Vw1 of the first coil w1 has an absolute value that is the voltage Vi of the first capacitor Ci and is negative. A current flows through a closed loop path including the first capacitor Ci, the switching element S1, the first coil w1, and the switching element S4. On the other hand, the applied voltage Vw2 of the second coil w2 is a voltage “−n · Vi” having a magnitude corresponding to the ratio (turn ratio n) between the number of turns N1 of the first coil w1 and the number of turns N2 of the second coil w2. It becomes. Thereby, a current flows through a path including the second coil w2, the diode Dc, the second capacitor Co, and the diode Db.

図4(b)は、スイッチング素子S1,S4をオフ状態に切り替えた場合を示している。この場合、インダクタ12に蓄えられたエネルギを放出すべく、インダクタ12、第2コイルw2、ダイオードDc、第2コンデンサCoおよびダイオードDbを備える閉ループ経路に電流が流れる。第2コイルw2に電流が流れるために、第1コイルw1にも、第1コイルw1,ダイオードD3、第1コンデンサCi、およびダイオードD2を備える閉ループ経路に電流が流れる。上記経路に電流が流れることで、第1コイルw1の印加電圧Vw1は、先の図4(a)とは逆極性の「Vi」となる。そしてこれにより、第2コイルw2の印加電圧Vw2は、先の図4(a)とは逆極性の「n・Vi」となる。このため、インダクタ12に印加される電圧VLは、「−n・Vi−Vo」となり、これをインダクタ12のインダクタンスで除算した値の絶対値に応じて、インダクタ12に流れる電流が漸減する。   FIG. 4B shows a case where the switching elements S1 and S4 are switched to the off state. In this case, a current flows through a closed loop path including the inductor 12, the second coil w2, the diode Dc, the second capacitor Co, and the diode Db in order to release the energy stored in the inductor 12. Since the current flows through the second coil w2, the current also flows through the first coil w1 through a closed loop path including the first coil w1, the diode D3, the first capacitor Ci, and the diode D2. When a current flows through the path, the applied voltage Vw1 of the first coil w1 becomes “Vi” having a polarity opposite to that of FIG. As a result, the applied voltage Vw2 of the second coil w2 becomes “n · Vi” having the opposite polarity to that of FIG. For this reason, the voltage VL applied to the inductor 12 becomes “−n · Vi−Vo”, and the current flowing through the inductor 12 gradually decreases according to the absolute value of the value obtained by dividing the voltage VL by the inductance of the inductor 12.

図4(c)は、第1コイルw1、第2コイルw2およびインダクタ12に流れる電流が漸減してゼロとなった状態を示す。   FIG. 4C shows a state in which the current flowing through the first coil w1, the second coil w2, and the inductor 12 is gradually reduced to zero.

なお、図4(c)の状態の後、図4にスイッチング素子S1,S4について例示した要領で、スイッチング素子S2,S3のオン・オフ操作を行なう。   In addition, after the state of FIG.4 (c), on-off operation of switching element S2, S3 is performed in the way illustrated about switching element S1, S4 in FIG.

このように、本実施形態では、第2フルブリッジ回路FB2のダイオードDb,Dc(Da,Dd)に順方向電流が流れている期間においてこれに逆バイアスが印加されないため、リカバリ電流が流れる事態を回避することができる。これにより、スイッチング素子S1〜S4のスイッチング状態の切り替えに際してサージ電圧を好適に低減することができる。これは、次の2つの設定により可能となったものである。第1の設定は、第1フルブリッジ回路FB1および第2フルブリッジ回路FB2間にインダクタ12を設けて且つ、インダクタ12を流れる電流を漸増させる電圧の印加が停止される場合に、漸減させる電圧を印加する閉ループ経路(図4(b))が構成されるものである。第2の設定は、第2フルブリッジ回路FB2の正極側端子Tip2および負極側端子Tin2と第2コンデンサCoとを接続する電気経路に分岐路がないというものである。   As described above, in the present embodiment, the reverse current is not applied to the diodes Db and Dc (Da, Dd) of the second full bridge circuit FB2 during the period in which the forward current flows. It can be avoided. Thereby, the surge voltage can be suitably reduced when switching the switching states of the switching elements S1 to S4. This is made possible by the following two settings. In the first setting, when the inductor 12 is provided between the first full bridge circuit FB1 and the second full bridge circuit FB2, and the application of the voltage that gradually increases the current flowing through the inductor 12 is stopped, the voltage that is gradually decreased is set. A closed loop path to be applied (FIG. 4B) is configured. The second setting is that there is no branch path in the electrical path connecting the positive terminal Tip2 and the negative terminal Tin2 of the second full bridge circuit FB2 and the second capacitor Co.

すなわち、この場合、ダイオードDb,Dc(Da,Dd)を流れる順方向電流が漸減してゼロとなるまで、ダイオードDa,Dd(Db,Dc)がオン状態となることはない。このため、リカバリ電流が流れる事態を回避することができ、ひいては、スイッチング素子S1,S4(S2,S3)をオン状態に切り替える際にサージ電圧が生じることを回避することができる。   That is, in this case, the diodes Da, Dd (Db, Dc) are not turned on until the forward current flowing through the diodes Db, Dc (Da, Dd) gradually decreases to zero. For this reason, it is possible to avoid a situation in which a recovery current flows, and thus it is possible to avoid occurrence of a surge voltage when switching elements S1, S4 (S2, S3) are turned on.

また、インダクタ12を備えることで、スイッチング素子S1,S4(S2,S3)をオン状態に切り替えた際に、それらを流れる電流の増加速度を制限することができるため、オン状態への切り替えに際してのスイッチング損失を低減することもできる。   Further, by providing the inductor 12, when the switching elements S1, S4 (S2, S3) are switched to the on state, the rate of increase of the current flowing through them can be limited. Switching loss can also be reduced.

先の図1に示すように、本実施形態では、スイッチング素子S1,S4(S2,S3)のオン・オフの周期Tに対するオン時間の時比率Dを、コンバータCNVの出力電圧(電圧Vo)の第1の操作量とする。ここで、時比率Dは、第1コンデンサCiの充電電圧(電圧Vi)と、第2コンデンサCoの電圧Voとに加えて、コンバータCNVの出力電流Ioに応じて可変設定される。詳しくは、電圧Viおよび電圧Voが同一であったとしても、電流Ioが大きいほど時比率Dを大きい値に設定する。このように電圧Viおよび電圧Voが同一である場合に時比率Dが出力電流Ioに依存することは、本実施形態にかかるコンバータCNVの特徴の1つである。さらに、本実施形態では、スイッチング周波数fを、電圧Voの第2の操作量とする。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the on-time time ratio D with respect to the on / off period T of the switching elements S1, S4 (S2, S3) is set to the output voltage (voltage Vo) of the converter CNV. The first operation amount is used. Here, the duty ratio D is variably set according to the output voltage Io of the converter CNV in addition to the charging voltage (voltage Vi) of the first capacitor Ci and the voltage Vo of the second capacitor Co. Specifically, even if the voltage Vi and the voltage Vo are the same, the duty ratio D is set to a larger value as the current Io increases. Thus, when the voltage Vi and the voltage Vo are the same, the duty ratio D depends on the output current Io is one of the characteristics of the converter CNV according to the present embodiment. Furthermore, in this embodiment, the switching frequency f is the second manipulated variable of the voltage Vo.

「車載バッテリ側から外部の商用電源への電力の出力処理」
これは、第2コイルw2側から第1コイルw1側への電力の伝送処理である。ここでは、図5に示すように、操作信号msa,msdと操作信号msb,mscとのそれぞれを互いに同一の信号として且つ、操作信号msa,msdと操作信号msb,mscとで、オン操作指令期間の位相をπだけずらす設定がなされている。これにより、第2フルブリッジ回路FB2を、直流電圧(第2コンデンサCoの電圧)を交流電圧に変換する直流交流変換手段とすることができる。
“Processing of power output from in-vehicle battery to external commercial power supply”
This is a power transmission process from the second coil w2 side to the first coil w1 side. Here, as shown in FIG. 5, the operation signals msa, msd and the operation signals msb, msc are the same signal, and the operation signals msa, msd and the operation signals msb, msc The phase is shifted by π. Thereby, the second full bridge circuit FB2 can be used as a DC / AC converting means for converting a DC voltage (voltage of the second capacitor Co) into an AC voltage.

また、操作信号msa,msdのオン操作指令への切り替えに同期して操作信号ms4をオン操作指令に切り替え、操作信号msb,mscのオン操作指令への切り替えに同期して操作信号ms2をオン操作指令に切り替える。これは、インダクタ12に電気エネルギを蓄えるための処理である。   Further, the operation signal ms4 is switched to the on operation command in synchronization with the switching of the operation signals msa and msd to the on operation command, and the operation signal ms2 is turned on in synchronization with the switching of the operation signals msb and msc to the on operation command. Switch to command. This is a process for storing electrical energy in the inductor 12.

以下、図6を用いて、第2コイルw2側から第1コイルw1側への電力の伝送処理について定性的な説明を与える。   Hereinafter, with reference to FIG. 6, a qualitative explanation will be given regarding the power transmission processing from the second coil w2 side to the first coil w1 side.

図6(a)には、スイッチング素子Sa,Sd,S4をオン状態に切り替えた状態を示している。この場合、第2コイルw2側では、第2コンデンサCo、スイッチング素子Sa,インダクタ12、第2コイルw2、およびスイッチング素子Sdを備えるループ経路に電流が流れる。   FIG. 6A shows a state where the switching elements Sa, Sd, S4 are switched to the on state. In this case, on the second coil w2 side, a current flows through a loop path including the second capacitor Co, the switching element Sa, the inductor 12, the second coil w2, and the switching element Sd.

一方、第1コイルw1側では、スイッチング素子S4,ダイオードD2および第1コイルw1を備えるループ経路に電流が流れる。このループ経路は、フルブリッジ回路FB1の正極側端子Tip1および負極側端子Tin1のうち負極側端子Tin側の経路のみを介して第1コイルw1の両端を接続する経路である。この経路は、第1コンデンサCiを迂回して第1コイルw1の両端を低電圧で接続する迂回経路である。   On the other hand, on the first coil w1 side, a current flows through a loop path including the switching element S4, the diode D2, and the first coil w1. This loop path is a path that connects both ends of the first coil w1 only through the path on the negative terminal Tin side of the positive terminal Tip1 and the negative terminal Tin1 of the full bridge circuit FB1. This path is a bypass path that bypasses the first capacitor Ci and connects both ends of the first coil w1 with a low voltage.

ここで、第1コイルw1の電圧Vw1は、ゼロである(厳密には、ダイオードD2やスイッチング素子S4の電圧降下量程度である)。このため、第2コイルw2の電圧Vw2についてもゼロとみなせる。したがって、インダクタ12に印加される電圧VLsを、第2コンデンサCoの電圧Voとみなすことができ、インダクタ12に流れる電流は、電圧VLsに比例して漸増する。これにより、インダクタ12に蓄えられる磁気エネルギも漸増する。   Here, the voltage Vw1 of the first coil w1 is zero (strictly, it is about the voltage drop amount of the diode D2 and the switching element S4). For this reason, the voltage Vw2 of the second coil w2 can also be regarded as zero. Therefore, the voltage VLs applied to the inductor 12 can be regarded as the voltage Vo of the second capacitor Co, and the current flowing through the inductor 12 gradually increases in proportion to the voltage VLs. Thereby, the magnetic energy stored in the inductor 12 also increases gradually.

図6(b)は、スイッチング素子S4をオフ状態に切り替えた状態を示している。この場合、インダクタ12に蓄えられた磁気エネルギがゼロとなるまでは、インダクタ12に電流が流れ、ひいては第2コイルw2にも電流が流れる。第2コイルw2に電流が流れると、第2コイルw2と磁気結合している第1コイルw1にもアンペールの法則に従って電流が流れる。この電流は、第1コイルw1、ダイオードD3、第1コンデンサCi、ダイオードD2を備えるループ経路を流れる。この処理は、第2コンデンサCoの電気エネルギが、第2コンデンサCoよりも充電電圧の高い第1コンデンサCiに充電される処理であり、昇圧処理となる。なお、この際、第2コイルw2の電圧Vw2が「n・Vi」となるため、インダクタ12の電圧VLsは、「Vo−n・Vin<0」となり、インダクタ12を流れる電流は漸減する。   FIG. 6B shows a state in which the switching element S4 is switched to the off state. In this case, until the magnetic energy stored in the inductor 12 becomes zero, a current flows through the inductor 12, and a current also flows through the second coil w2. When a current flows through the second coil w2, a current also flows through the first coil w1 magnetically coupled to the second coil w2 according to Ampere's law. This current flows through a loop path including the first coil w1, the diode D3, the first capacitor Ci, and the diode D2. This process is a process in which the electric energy of the second capacitor Co is charged to the first capacitor Ci having a higher charging voltage than the second capacitor Co, and is a boosting process. At this time, since the voltage Vw2 of the second coil w2 becomes “n · Vi”, the voltage VLs of the inductor 12 becomes “Vo−n · Vin <0”, and the current flowing through the inductor 12 gradually decreases.

図6(c)は、インダクタ12を流れる電流がゼロとなった状態である。図6(c)の状態となると、図6(a)に示した処理の要領で、スイッチング素子Sb,Sc,S2をオン状態に切り替える。   FIG. 6C shows a state where the current flowing through the inductor 12 becomes zero. In the state of FIG. 6C, the switching elements Sb, Sc, and S2 are switched to the on state in the manner of the process shown in FIG.

このように、インダクタ12を流れる電流がゼロとなった後にスイッチング素子Sb,Sc,S2(Sa,Sd,S4)をオン状態に切り替えるため、スイッチング状態の切り替えに伴う損失を低減することができる。   As described above, since the switching elements Sb, Sc, and S2 (Sa, Sd, and S4) are switched to the on state after the current flowing through the inductor 12 becomes zero, it is possible to reduce the loss accompanying switching of the switching state.

図7に、第2コイルw2側から第1コイルw1側への電力の伝送処理に伴う各種状態量の推移を示す。   FIG. 7 shows transitions of various state quantities associated with power transmission processing from the second coil w2 side to the first coil w1 side.

以下、本実施形態にかかる効果のいくつかを記載する。   Hereinafter, some of the effects according to the present embodiment will be described.

(1)第1フルブリッジ回路FB1と第2フルブリッジ回路FB2との間にインダクタ12を備えた。これにより、低電圧側コイル(第2コイルw2)側から高電圧側コイル(第1コイルw1)側への電力の伝送に際して、インダクタ12に磁気エネルギを一旦蓄えることで、昇圧処理を行なうこともできる。   (1) The inductor 12 is provided between the first full bridge circuit FB1 and the second full bridge circuit FB2. As a result, when power is transmitted from the low voltage side coil (second coil w2) side to the high voltage side coil (first coil w1) side, the magnetic energy is temporarily stored in the inductor 12, thereby performing the boosting process. it can.

(2)第1フルブリッジ回路FB1を、インダクタ12を流れる電流が漸増する状態(図6(a))において、漸増させるための電圧の印加を停止した場合(図6(b))に、インダクタ12の電流を漸減させる電圧をインダクタ12に印加するための経路(D3,Ci,D2)が閉ループとなるように構成した。これにより、昇圧処理(図6)を行なうことができる。   (2) In the state where the current flowing through the inductor 12 gradually increases (FIG. 6A), the application of the voltage for gradually increasing the first full-bridge circuit FB1 is stopped (FIG. 6B). The path (D3, Ci, D2) for applying a voltage for gradually reducing the current of 12 to the inductor 12 is configured to be a closed loop. Thereby, the boosting process (FIG. 6) can be performed.

(3)第1フルブリッジ回路FB1と第2フルブリッジ回路FB2との間の電気経路のインダクタンス設定を、トランスTの漏れインダクタによって構成した。これにより、インダクタンス設定に伴う回路規模の増大を好適に抑制することができる。   (3) The inductance setting of the electric path between the first full bridge circuit FB1 and the second full bridge circuit FB2 is configured by a leakage inductor of the transformer T. Thereby, the increase in the circuit scale accompanying inductance setting can be suppressed suitably.

(4)第1フルブリッジ回路FB1の正極側端子Tip1および負極側端子Tin1間に第1コンデンサCiを短絡接続するとともに、第2フルブリッジ回路FB2の正極側端子Tip2および負極側端子Tin2間に第2コンデンサCoを短絡接続した。これにより、電力伝送装置の回路構成を簡素化することができる。また、第2フルブリッジ回路FB2と第2コンデンサCoとの間のインダクタンスを極力小さくすることができるため(理想的にはゼロ)、第1コンデンサCoの電圧Voや第2コンデンサCiの電圧Viの値にかかわらず、先の図4(b)の状態において、第2フルブリッジ回路FB2の正極側端子Tip2の電位が負極側端子Tin2の電位より低くなることがない。このため、ダイオードDb,Dc(Da,Dd)に順方向電流が流れている期間において、これに逆バイアスが印加されることを簡易な設定にて回避することができる。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(4) The first capacitor Ci is short-circuited between the positive terminal Tip1 and the negative terminal Tin1 of the first full-bridge circuit FB1, and the second capacitor is connected between the positive terminal Tip2 and the negative terminal Tin2 of the second full-bridge circuit FB2. Two capacitors Co were short-circuited. Thereby, the circuit configuration of the power transmission device can be simplified. In addition, since the inductance between the second full bridge circuit FB2 and the second capacitor Co can be minimized (ideally zero), the voltage Vo of the first capacitor Co and the voltage Vi of the second capacitor Ci can be reduced. Regardless of the value, in the state of FIG. 4B, the potential of the positive terminal Tip2 of the second full bridge circuit FB2 does not become lower than the potential of the negative terminal Tin2. For this reason, it is possible to avoid applying a reverse bias to the diodes Db and Dc (Da and Dd) with a simple setting during a period in which the forward current flows.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図8に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図8において、先の図1に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 8 shows the system configuration of this embodiment. In FIG. 8, components corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

本実施形態では、第2フルブリッジ回路FB2と第2コンデンサCoとの間に、スナバ回路を設けている点が相違する。スナバ回路は、以下の構成となっている。   The present embodiment is different in that a snubber circuit is provided between the second full bridge circuit FB2 and the second capacitor Co. The snubber circuit has the following configuration.

すなわち、第2フルブリッジ回路FB2の正極側端子Tip2と第2コンデンサCoとは、平滑コイル30を介して接続されている。また、第2フルブリッジ回路FB2の正極側端子Tip2および負極側端子Tin2間には、スナバコンデンサCsおよび第1スナバダイオードDs1の直列接続体が接続されている。そして、平滑コイル30に並列に、スナバコンデンサCsおよび第2スナバダイオードDs2が接続されている。   That is, the positive terminal Tip2 of the second full bridge circuit FB2 and the second capacitor Co are connected via the smoothing coil 30. In addition, a series connection body of the snubber capacitor Cs and the first snubber diode Ds1 is connected between the positive terminal Tip2 and the negative terminal Tin2 of the second full bridge circuit FB2. A snubber capacitor Cs and a second snubber diode Ds2 are connected in parallel to the smoothing coil 30.

以下では、「外部の商用電源から車載バッテリ側への充電処理」について説明した後、「車載バッテリ側から外部の商用電源への電力の出力処理」について説明する。
「外部の商用電源から車載バッテリ側への充電処理」
本実施形態では、図9に示すように、スイッチング素子Q1(Q2)とスイッチング素子Q4(Q3)とでオン状態への切り替えタイミングとオフ状態への切り替えタイミングとを互いにずらすことでフェーズシフト処理を行う。
In the following, “charging process from the external commercial power source to the in-vehicle battery side” will be described, and then “power output processing from the in-vehicle battery side to the external commercial power source” will be described.
“Charging process from external commercial power source to in-vehicle battery”
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the phase shift process is performed by shifting the switching timing to the ON state and the switching timing to the OFF state between the switching elements Q1 (Q2) and Q4 (Q3). Do.

以下、図10を用いて、第1コイルw1側から第2コイルw2側への電力の伝送処理について定性的な説明を与える。   Hereinafter, with reference to FIG. 10, a qualitative description will be given regarding the power transmission processing from the first coil w1 side to the second coil w2 side.

図10(a)は、スイッチング素子S1,S4の双方がオンとなる状態を示している。この場合、第1コイルw1側では、第1コンデンサCi,スイッチング素子S1、第1コイルw1、およびスイッチング素子S4を備えるループ経路で電流が流れる。一方、第2コイルw2側では、第2コイルw2、インダクタ12、ダイオードDa、平滑コイル30、第2コンデンサCo,およびダイオードDdを備える経路に電流が流れるとともに、平滑コイル30を迂回してスナバコンデンサCsおよび第2スナバダイオードDs2にも電流が流れる。ここで、インダクタ12や、平滑コイル30を流れる電流は漸増する。   FIG. 10A shows a state where both of the switching elements S1 and S4 are turned on. In this case, on the first coil w1 side, a current flows through a loop path including the first capacitor Ci, the switching element S1, the first coil w1, and the switching element S4. On the other hand, on the second coil w2 side, a current flows through a path including the second coil w2, the inductor 12, the diode Da, the smoothing coil 30, the second capacitor Co, and the diode Dd, and the snubber capacitor bypasses the smoothing coil 30. Current also flows through Cs and the second snubber diode Ds2. Here, the current flowing through the inductor 12 and the smoothing coil 30 gradually increases.

この際、平滑コイル30の両端の電圧は、スナバコンデンサCsの充電電圧でクランプされる。このため、スナバコンデンサCsが存在しない場合と比較して、平滑コイル30に印加される電圧の絶対値が小さくなる。   At this time, the voltage across the smoothing coil 30 is clamped by the charging voltage of the snubber capacitor Cs. For this reason, compared with the case where the snubber capacitor | condenser Cs does not exist, the absolute value of the voltage applied to the smoothing coil 30 becomes small.

図10(b)は、スイッチング素子S1がオフ状態に切り替えられた状態を示す。この状態では、インダクタ12に蓄えられた磁気エネルギのために、第1コイルw1側では、第1コイルw1、スイッチング素子S4、およびダイオードD2を備えるループ経路に電流が流れる。一方、第2コイルw2側では、インダクタ12、ダイオードDa、平滑コイル30、第2コンデンサCo、およびダイオードDdを備える経路に電流が流れる。この際、インダクタ12の電圧VLsと平滑コイル30の電圧VLoとの合計電圧は、第2コンデンサCoの電圧Voとなる。ここで、平滑コイル30の電圧VLoが正となるため、スナバコンデンサCsには、第2コンデンサCoの電圧Voに対して平滑コイル30の電圧VLoだけ低下した電圧が印加されることとなる。本実施形態では、インダクタ12のインダクタンスLoと平滑コイル30のインダクタンスLsとを用いて、スナバコンデンサCsの電圧Vsが、「Ls・Vo/(Lo+Ls)」よりも大きくなるように設定されている。この場合、平滑コイル30の電圧VLoは、第2コンデンサCoの電圧VoとスナバコンデンサCsの電圧Vsとの差圧にクランプされ、スナバコンデンサCsの放電が開始される。   FIG. 10B shows a state in which the switching element S1 is switched to the off state. In this state, due to the magnetic energy stored in the inductor 12, a current flows through a loop path including the first coil w1, the switching element S4, and the diode D2 on the first coil w1 side. On the other hand, on the second coil w2 side, a current flows through a path including the inductor 12, the diode Da, the smoothing coil 30, the second capacitor Co, and the diode Dd. At this time, the total voltage of the voltage VLs of the inductor 12 and the voltage VLo of the smoothing coil 30 becomes the voltage Vo of the second capacitor Co. Here, since the voltage VLo of the smoothing coil 30 becomes positive, a voltage that is reduced by the voltage VLo of the smoothing coil 30 with respect to the voltage Vo of the second capacitor Co is applied to the snubber capacitor Cs. In the present embodiment, the voltage Vs of the snubber capacitor Cs is set to be larger than “Ls · Vo / (Lo + Ls)” using the inductance Lo of the inductor 12 and the inductance Ls of the smoothing coil 30. In this case, the voltage VLo of the smoothing coil 30 is clamped to the differential pressure between the voltage Vo of the second capacitor Co and the voltage Vs of the snubber capacitor Cs, and the discharge of the snubber capacitor Cs is started.

こうした設定によれば、インダクタ12の電圧VLsが大きくなることから、インダクタ12を流れる電流の減少速度が増大する。これにより、図10(c)に示すように、インダクタ12を流れる電流がゼロとなった時点において、平滑コイル30の電流がスナバコンデンサCsの放電電流に等しくなる。   According to such setting, the voltage VLs of the inductor 12 is increased, so that the rate of decrease of the current flowing through the inductor 12 is increased. As a result, as shown in FIG. 10C, when the current flowing through the inductor 12 becomes zero, the current of the smoothing coil 30 becomes equal to the discharge current of the snubber capacitor Cs.

こうした状態が実現した後には、図10(a)に示した要領で、スイッチング素子S2,S3をオン状態に切り替える。   After such a state is realized, the switching elements S2 and S3 are switched to the on state in the manner shown in FIG.

このように、本実施形態では、スイッチング素子S1,S4(S2,S3)のオン操作に先立って、第2フルブリッジ回路FB2の出力電流を漸減させてゼロとすることができるため、ダイオードDa〜Ddのリカバリ電流に伴うサージ電圧を好適に回避することができる。   Thus, in the present embodiment, the output current of the second full bridge circuit FB2 can be gradually reduced to zero prior to the on operation of the switching elements S1, S4 (S2, S3). A surge voltage associated with the recovery current of Dd can be suitably avoided.

なお、図10(c)においては、スイッチング素子S2をオンとした状態が示されているが、スイッチング素子S2のオン状態への切り替えに際して第1コイルw1に電流が流れていたとしても、この切り替えはゼロボルトスイッチングとなる。これは、ダイオードD2に電流が流れている状態でスイッチング状態を切り替えるからである。このフェーズシフト処理は、インダクタ12に蓄えられた磁気エネルギの放電期間において第1コイルw1に電流が流れることを利用して実行されるものである。
「車載バッテリ側から外部の商用電源への電力の出力処理」
本実施形態では、図11に示すように、操作信号msa,msdと操作信号msb,mscのそれぞれを互いに同一の信号として且つ、操作信号msa,msdと操作信号msb,mscとで、オン操作指令期間の位相をπだけずらす設定がなされている。これにより、第2フルブリッジ回路FB2を、直流電圧(第2コンデンサCoの電圧)を交流電圧に変換する直流交流変換手段とすることができる。
In FIG. 10C, a state in which the switching element S2 is turned on is shown. However, even if a current flows through the first coil w1 when the switching element S2 is turned on, this switching is performed. Is zero volt switching. This is because the switching state is switched in a state where a current flows through the diode D2. This phase shift process is executed by utilizing the current flowing through the first coil w1 during the discharge period of the magnetic energy stored in the inductor 12.
“Processing of power output from in-vehicle battery to external commercial power supply”
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the operation signals msa, msd and the operation signals msb, msc are the same signals, and the operation signals msa, msd and the operation signals msb, msc are used as an on operation command. The phase of the period is set to be shifted by π. Thereby, the second full bridge circuit FB2 can be used as a DC / AC converting means for converting a DC voltage (voltage of the second capacitor Co) into an AC voltage.

また、操作信号msa,msdのオン操作指令への切り替えに同期して操作信号ms4をオン操作指令に切り替え、操作信号msb,mscのオン操作指令への切り替えに同期して操作信号ms2をオン操作指令に切り替える。これは、インダクタ12に電気エネルギを蓄えるための処理である。   Further, the operation signal ms4 is switched to the on operation command in synchronization with the switching of the operation signals msa and msd to the on operation command, and the operation signal ms2 is turned on in synchronization with the switching of the operation signals msb and msc to the on operation command. Switch to command. This is a process for storing electrical energy in the inductor 12.

以下、図12を用いて、第2コイルw2側から第1コイルw1側への電力の伝送処理について定性的な説明を与える。   Hereinafter, with reference to FIG. 12, a qualitative explanation will be given regarding the power transmission processing from the second coil w2 side to the first coil w1 side.

図12(a)は、第2フルブリッジ回路FB2のスイッチング素子Sb,Scと第1フルブリッジ回路FB1のスイッチング素子S2とが、オン状態に切り替えられた状態を示している。この状態への移行は、インダクタ12の磁気エネルギがゼロとなる以前に行なわれるため、この状態への移行直後においては、インダクタ12にそれ以前に流れていた電流が流れる。そしてこれにより、第1コイルw1側では、第1コイルw1、ダイオードD1、第1コンデンサCi,およびダイオードD4を備えるループ経路に電流が流れる。一方、第2コイルw2側では、第2コイルw2、ダイオードDc、スナバコンデンサCs,第2スナバダイオードDs2、第2コンデンサCo、ダイオードDbおよびインダクタ12を備えるループ経路に電流が流れる。この際、平滑コイル30を流れる電流は、スナバコンデンサCsの充電電圧と平滑コイル30のインダクタンスLoとの比に応じて漸減する。また、インダクタ12を流れる電流は、第2コイルw2の電圧からスナバコンデンサCsの電圧と第2コンデンサCoの電圧の和を減算した値に比例して漸減する。   FIG. 12A shows a state in which the switching elements Sb and Sc of the second full bridge circuit FB2 and the switching element S2 of the first full bridge circuit FB1 are switched to the on state. Since the transition to this state is performed before the magnetic energy of the inductor 12 becomes zero, the current that has previously flowed through the inductor 12 flows immediately after the transition to this state. As a result, on the first coil w1 side, a current flows through a loop path including the first coil w1, the diode D1, the first capacitor Ci, and the diode D4. On the other hand, on the second coil w2 side, a current flows through a loop path including the second coil w2, the diode Dc, the snubber capacitor Cs, the second snubber diode Ds2, the second capacitor Co, the diode Db, and the inductor 12. At this time, the current flowing through the smoothing coil 30 gradually decreases according to the ratio between the charging voltage of the snubber capacitor Cs and the inductance Lo of the smoothing coil 30. The current flowing through the inductor 12 gradually decreases in proportion to the value obtained by subtracting the sum of the voltage of the snubber capacitor Cs and the voltage of the second capacitor Co from the voltage of the second coil w2.

図12(b)は、インダクタ12を流れる電流がゼロとなった後、逆方向に電流が流れ始めた状態を示す。この状態では、第1コイルw1側において、第1コイルw1、スイッチング素子S2、ダイオードD4を備えるループ経路に電流が流れる。すなわち、第1フルブリッジ回路FB1の正極側端子Tip1と負極側端子Tin1とのうち、負極側端子Tin1に接続される側のみに接続される電気経路によって、第1コンデンサCiを迂回する迂回経路が形成される。   FIG. 12B shows a state in which the current starts flowing in the reverse direction after the current flowing through the inductor 12 becomes zero. In this state, a current flows through a loop path including the first coil w1, the switching element S2, and the diode D4 on the first coil w1 side. That is, there is a detour path that bypasses the first capacitor Ci by an electrical path that is connected only to the side of the first full-bridge circuit FB1 that is connected to the negative terminal Tin1 among the positive terminal Tip1 and the negative terminal Tin1. It is formed.

この場合、第1コイルw1および第2コイルw2に印加される電圧をゼロとみなすことができる。このため、第2コンデンサCo、平滑コイル30、スイッチング素子Sc、第2コイルw2、インダクタ12、およびスイッチング素子Sbを備えるループ経路を流れる電流が漸増する。ここで、図12(b)に示す状態では、スナバコンデンサCsが充電されている。これは、インダクタ12を流れる電流が平滑コイル30を流れる電流まで増加する間の期間において、平滑コイル30の電流の一部がスナバコンデンサCsに流入するために生じる。   In this case, the voltage applied to the first coil w1 and the second coil w2 can be regarded as zero. For this reason, the current flowing through the loop path including the second capacitor Co, the smoothing coil 30, the switching element Sc, the second coil w2, the inductor 12, and the switching element Sb gradually increases. Here, in the state shown in FIG. 12B, the snubber capacitor Cs is charged. This occurs because a part of the current of the smoothing coil 30 flows into the snubber capacitor Cs during a period during which the current flowing through the inductor 12 increases to the current flowing through the smoothing coil 30.

図12(c)は、スナバコンデンサCsの充電電流がゼロとなった状態を示す。その後、スナバコンデンサCsの電圧Vsが、第2コンデンサCoの電圧Voから「Lo・Vo/(Lo+Ls)」を引いた値よりも大きいために、スナバコンデンサCsが放電を開始する。そしてこれに伴い、平滑コイル30の電圧VLoの絶対値は、第2コンデンサCoの電圧Voを「Lo:Ls」に分圧したものよりも小さくなる。   FIG. 12C shows a state where the charging current of the snubber capacitor Cs becomes zero. Thereafter, the snubber capacitor Cs starts discharging because the voltage Vs of the snubber capacitor Cs is larger than a value obtained by subtracting “Lo · Vo / (Lo + Ls)” from the voltage Vo of the second capacitor Co. Accordingly, the absolute value of the voltage VLo of the smoothing coil 30 becomes smaller than that obtained by dividing the voltage Vo of the second capacitor Co into “Lo: Ls”.

図13(a)は、スイッチング素子S2をオフとした状態を示す。この場合、第1コイルw1側では、第1コイルw1、ダイオードD1、第1コンデンサCi,ダイオードD4を備えるループ経路に電流が流れる。これは、インダクタ12に蓄えられた磁気エネルギが放出されることで生じる現象である。これにより、第2コイルw2の電圧Vw2は、「−n・Vi」となり、これが、第2コンデンサCoの電圧Voよりも高いために、インダクタ12を流れる電流は漸減する。   FIG. 13A shows a state in which the switching element S2 is turned off. In this case, on the first coil w1 side, a current flows through a loop path including the first coil w1, the diode D1, the first capacitor Ci, and the diode D4. This is a phenomenon that occurs when the magnetic energy stored in the inductor 12 is released. As a result, the voltage Vw2 of the second coil w2 becomes “−n · Vi”, which is higher than the voltage Vo of the second capacitor Co. Therefore, the current flowing through the inductor 12 gradually decreases.

ただし、スイッチング素子S2をオフ操作する直前において、スナバコンデンサCsに放電電流が流れていたため、オフ操作した時点においては、インダクタ12を流れる電流と平滑コイル30を流れる電流とが一致しない。このため、インダクタ12を流れる電流が減少してその絶対値が平滑コイル30を流れる電流の絶対値に一致するまでは、スナバコンデンサCsが放電を継続する。そして、この場合、平滑コイル30に印加される電圧VLoは、平滑コイル30に流れる電流を漸増させるものとなる。   However, since the discharge current flows through the snubber capacitor Cs immediately before the switching element S2 is turned off, the current flowing through the inductor 12 does not match the current flowing through the smoothing coil 30 at the time when the switching element S2 is turned off. For this reason, the snubber capacitor Cs continues to discharge until the current flowing through the inductor 12 decreases and its absolute value matches the absolute value of the current flowing through the smoothing coil 30. In this case, the voltage VLo applied to the smoothing coil 30 gradually increases the current flowing through the smoothing coil 30.

その後、インダクタ12を流れる電流と平滑コイル30を流れる電流とが一致することで、図13(b)に示すように、スナバコンデンサCsの放電が終了する。   Thereafter, when the current flowing through the inductor 12 and the current flowing through the smoothing coil 30 coincide with each other, the discharge of the snubber capacitor Cs ends as shown in FIG.

図13(c)は、スイッチング素子Sb、Scをオフ操作して且つ、スイッチング素子Sa,Sd,S4をオン操作した状態であり、先の図12(a)に示した状態に対応する。   FIG. 13C shows a state in which the switching elements Sb and Sc are turned off and the switching elements Sa, Sd and S4 are turned on, and corresponds to the state shown in FIG.

図14に、上記処理における各種電気的な状態量の推移を示す。なお、図中、「Sc−Sd間電圧」は、スイッチング素子Sc,Sdの直列接続体の両端電圧である。   FIG. 14 shows changes in various electrical state quantities in the above processing. In the figure, “voltage between Sc and Sd” is the voltage across the serially connected body of the switching elements Sc and Sd.

以下、上記実施形態の効果について、先の第1の実施形態の効果(1)、(3)以外のいくつかを記載する。   Hereinafter, several effects other than the effects (1) and (3) of the first embodiment will be described as the effects of the above embodiment.

(6)スナバコンデンサCsの静電容量等の設定によって、インダクタ12の電流の漸減速度を平滑コイル30のそれよりも十分に上昇させた(図10)。これにより、平滑コイル30を流れる電流を連続モードとしつつも、第2コイルw2に印加される電圧の極性反転に先立って第2フルブリッジ回路FB2の出力電流をゼロとすることができ、ひいてはリカバリ電流に起因したサージを好適に回避することができる。   (6) By setting the capacitance of the snubber capacitor Cs and the like, the gradual decrease rate of the current of the inductor 12 is sufficiently increased than that of the smoothing coil 30 (FIG. 10). As a result, while the current flowing through the smoothing coil 30 is set to the continuous mode, the output current of the second full-bridge circuit FB2 can be made zero prior to the reversal of the polarity of the voltage applied to the second coil w2, and thus the recovery. A surge caused by an electric current can be suitably avoided.

(7)インダクタ12を利用することで、フェーズシフト処理を行った。これにより、フェーズシフト処理を行なうに際して、別途インダクタを備える必要が生じない。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(7) Phase shift processing was performed by using the inductor 12. This eliminates the need for a separate inductor when performing the phase shift process.
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図15に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図15において、先の図1に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 15 shows the system configuration of this embodiment. In FIG. 15, the same reference numerals are assigned for convenience to the members corresponding to the members shown in FIG.

図示されるように、本実施形態では、第1フルブリッジ回路FB1および第2フルブリッジ回路FB2に代えて、第1ハーフブリッジ回路HB1および第2ハーフブリッジ回路HB2を備える。これら第1ハーフブリッジ回路HB1および第2ハーフブリッジ回路HB2は、いずれも一対のスイッチング素子の直列接続体と、一対のコンデンサの直列接続体との並列接続体である。   As illustrated, in the present embodiment, a first half bridge circuit HB1 and a second half bridge circuit HB2 are provided instead of the first full bridge circuit FB1 and the second full bridge circuit FB2. Each of the first half bridge circuit HB1 and the second half bridge circuit HB2 is a parallel connection body of a series connection body of a pair of switching elements and a series connection body of a pair of capacitors.

すなわち、第1ハーフブリッジ回路HB1は、スイッチング素子S1、S2の直列接続体と、コンデンサC1,C2の直列接続体との並列接続体である。また、第2ハーフブリッジ回路HB2は、スイッチング素子Sa,Sbの直列接続体と、コンデンサCa,Cbの直列接続体との並列接続体である。   That is, the first half bridge circuit HB1 is a parallel connection body of a series connection body of the switching elements S1 and S2 and a series connection body of the capacitors C1 and C2. The second half bridge circuit HB2 is a parallel connection body of a series connection body of the switching elements Sa and Sb and a series connection body of the capacitors Ca and Cb.

図16(a)に、「外部の商用電源から車載バッテリ側への充電処理」におけるスイッチング制御手法を示す。図示されるように、この場合、スイッチング素子S1,S2を、互いにπだけ位相をずらしつつ交互にオン操作する。   FIG. 16A shows a switching control method in “charging process from an external commercial power source to the in-vehicle battery”. As shown in the figure, in this case, the switching elements S1 and S2 are alternately turned on while being shifted in phase by π.

図16(b)に、「車載バッテリ側から外部の商用電源への電力の出力処理」におけるスイッチング制御手法を示す。図示されるように、この場合、スイッチング素子Sa,Sbを交互にオン操作して且つ、スイッチング素子Sa(Sb)がオン操作されるのに同期してスイッチング素子S2(S1)をオン操作する。   FIG. 16B shows a switching control method in “output processing of electric power from the in-vehicle battery side to the external commercial power source”. As illustrated, in this case, the switching elements Sa and Sb are alternately turned on, and the switching element S2 (S1) is turned on in synchronization with the switching element Sa (Sb) being turned on.

ここで、スイッチング素子Sa,S2がオン操作されることで、第1コイルw1側では、第1コイルw1、スイッチング素子S2、コンデンサC2を備えるループ経路に電流が流れる。この電気経路は、第1コンデンサCiを迂回する迂回経路である。この迂回経路に電流が流れることで、インダクタ12に磁気エネルギを蓄えることができる。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Here, when the switching elements Sa and S2 are turned on, a current flows through a loop path including the first coil w1, the switching element S2, and the capacitor C2 on the first coil w1 side. This electrical path is a bypass path that bypasses the first capacitor Ci. Magnetic current can be stored in the inductor 12 by the current flowing through the bypass path.
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図17に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図17において、先の図1に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 17 shows the system configuration of this embodiment. Note that, in FIG. 17, the same reference numerals are attached for convenience to those corresponding to the members shown in FIG. 1.

図示されるように、本実施形態では、第1フルブリッジ回路FB1および第2フルブリッジ回路FB2に代えて、第1整流ブリッジ回路RB1および第2整流ブリッジ回路RB2を備える。   As illustrated, in the present embodiment, instead of the first full bridge circuit FB1 and the second full bridge circuit FB2, a first rectification bridge circuit RB1 and a second rectification bridge circuit RB2 are provided.

第1整流ブリッジ回路RB1は、高電位側のスイッチング素子S1および低電位側のダイオードD2の直列接続体と、高電位側のダイオードD3および低電位側のスイッチング素子S4の直列接続体との並列接続体である。第2整流ブリッジ回路RB2は、高電位側のスイッチング素子Scおよび低電位側のダイオードDdの直列接続体と、高電位側のダイオードDaおよび低電位側のスイッチング素子Sbの直列接続体との並列接続体である。   The first rectifier bridge circuit RB1 includes a parallel connection of a series connection of a high potential side switching element S1 and a low potential side diode D2, and a series connection of a high potential side diode D3 and a low potential side switching element S4. Is the body. The second rectifier bridge circuit RB2 includes a parallel connection of a series connection body of the high potential side switching element Sc and the low potential side diode Dd and a series connection body of the high potential side diode Da and the low potential side switching element Sb. Is the body.

図18(a)に、「外部の商用電源から車載バッテリ側への充電処理」におけるスイッチング制御手法を示す。図示されるように、この場合、スイッチング素子S1,S4の双方がオン状態となる期間と、オフ状態となる期間とを交互に生成する。   FIG. 18A shows a switching control method in the “charging process from an external commercial power source to the in-vehicle battery”. As illustrated, in this case, a period in which both of the switching elements S1 and S4 are turned on and a period in which the switching elements S4 are turned off are alternately generated.

図18(b)に、「車載バッテリ側から外部の商用電源への電力の出力処理」におけるスイッチング制御手法を示す。図示されるように、この場合、スイッチング素子Sb,Scの双方をオン状態とする期間と、オフ状態とする期間とを交互に実現して且つ、スイッチング素子Sb,Scがオン操作されるのに同期してスイッチング素子S4をオン操作する。ここで、スイッチング素子S4がオン操作される期間において、インダクタ12に磁気エネルギを蓄えるべく、本実施形態では、この期間に第1コイルw1に誘起される電圧の極性が、第1コイルw1、スイッチング素子S4およびダイオードD2を備えるループ経路においてダイオードD2の順方向に電流を流すことができるものとなるようにする。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
FIG. 18B shows a switching control method in “output processing of electric power from the vehicle battery side to the external commercial power source”. As shown in the figure, in this case, the period in which both of the switching elements Sb, Sc are turned on and the period in which the switching elements Sb are turned off are alternately realized and the switching elements Sb, Sc are turned on. The switching element S4 is turned on in synchronization. Here, in the present embodiment, in order to store magnetic energy in the inductor 12 during the period in which the switching element S4 is turned on, in this embodiment, the polarity of the voltage induced in the first coil w1 during this period is the first coil w1 and the switching. In a loop path including the element S4 and the diode D2, a current can flow in the forward direction of the diode D2.
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the second embodiment.

図19に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図19において、先の図8に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 19 shows a system configuration of the present embodiment. Note that, in FIG. 19, the same reference numerals are given for the sake of convenience for those corresponding to the members shown in FIG.

図示されるように、本実施形態では、第1スナバダイオードDs1に、スイッチング素子Ssを並列接続する。これにより、スイッチング素子Ssをオン操作する場合には、スナバコンデンサCsを平滑コンデンサとすることができる。この場合、スナバコンデンサCsと平滑コイル30とは、LCフィルタを構成するため、「車載バッテリ側から外部の商用電源への電力の出力処理」において、第2コイルw2に印加可能な電圧を大きくすることができる。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
As illustrated, in the present embodiment, the switching element Ss is connected in parallel to the first snubber diode Ds1. Thereby, when the switching element Ss is turned on, the snubber capacitor Cs can be a smoothing capacitor. In this case, since the snubber capacitor Cs and the smoothing coil 30 constitute an LC filter, the voltage that can be applied to the second coil w2 is increased in the “power output process from the in-vehicle battery side to the external commercial power source”. be able to.
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.

「高電圧側ブリッジ回路(FB1,HB1,B1)について」
a)第1フルブリッジ回路FB1
上記第1の実施形態(図1)や第2の実施形態(図8)において、コンデンサCo側からコンデンサCi側への電力の伝送処理のみを可能とする機能とするなら、スイッチング素子1,3は必須ではない。換言すれば、第1コイルw1の端子とコンデンサCiの正極とを接続する正極側流通規制要素にとって開閉機能(S1,S3)は必須ではなく、整流機能(D1,D3)のみを備えてもよい。
“High-voltage side bridge circuit (FB1, HB1, B1)”
a) First full-bridge circuit FB1
In the first embodiment (FIG. 1) and the second embodiment (FIG. 8), the switching elements 1 and 3 have a function that enables only power transmission processing from the capacitor Co side to the capacitor Ci side. Is not required. In other words, the opening / closing function (S1, S3) is not essential for the positive-side flow regulating element that connects the terminal of the first coil w1 and the positive electrode of the capacitor Ci, and only the rectifying function (D1, D3) may be provided. .

上記第1の実施形態(図1)や第2の実施形態(図8)において、ダイオードD2,D4は必須ではない。換言すれば、第1コイルw1の端子とコンデンサCiの負極とを接続する負極側流通規制要素にとって整流機能(D2,D4)は必須ではなく、開閉機能(S2,S4)のみを備えてもよい。   In the first embodiment (FIG. 1) and the second embodiment (FIG. 8), the diodes D2 and D4 are not essential. In other words, the rectifying function (D2, D4) is not indispensable for the negative-side flow restricting element that connects the terminal of the first coil w1 and the negative electrode of the capacitor Ci, and only the open / close function (S2, S4) may be provided. .

b)第1ハーフブリッジ回路HB1
上記第3の実施形態(図15,16)において、操作信号ms1をオン操作指令からオフ操作指令に切り替えるとともに、操作信号ms2をオフ操作指令からオン操作指令に切り替える等、スイッチング素子S1,S2を同期整流素子として利用する場合には、ダイオードD1,D2は必須ではない。
b) First half-bridge circuit HB1
In the third embodiment (FIGS. 15 and 16), the switching elements S1 and S2 are switched by switching the operation signal ms1 from the on operation command to the off operation command and switching the operation signal ms2 from the off operation command to the on operation command. When used as a synchronous rectifier, the diodes D1 and D2 are not essential.

c)第1整流ブリッジ回路RB1
上記第4の実施形態(図17)において、ダイオードD2,D3に並列にスイッチング素子を接続してもよい。すなわち、第1コイルw1の一方の端子に接続される負極側流通規制要素や、第1コイルw1の他方の端子に接続される正極側流通規制要素を、スイッチング素子とダイオードとを備えて構成してもよい。
c) First rectification bridge circuit RB1
In the fourth embodiment (FIG. 17), a switching element may be connected in parallel to the diodes D2 and D3. That is, a negative-side flow restriction element connected to one terminal of the first coil w1 and a positive-side flow restriction element connected to the other terminal of the first coil w1 are configured to include a switching element and a diode. May be.

「低電圧側ブリッジ回路(FB2,HB2,B2)について」
たとえば、上記第2の実施形態(図8)において、第2フルブリッジ回路FB2に代えて、上記第3の実施形態(図15)に例示したように、第2ハーフブリッジ回路HB2を用いてもよく、またたとえば、上記第4の実施形態(図17)に例示した第2整流ブリッジ回路RB2を用いてもよい。
"About the low voltage side bridge circuit (FB2, HB2, B2)"
For example, in the second embodiment (FIG. 8), the second half bridge circuit HB2 may be used instead of the second full bridge circuit FB2 as illustrated in the third embodiment (FIG. 15). For example, the second rectifying bridge circuit RB2 exemplified in the fourth embodiment (FIG. 17) may be used.

「インダクタンス設定について」
上記各実施形態では、インダクタ12を、トランスTの漏れインダクタとして構成したがこれに限らず、インダクタンス素子を用いてもよい。この際、インダクタンス素子の配置箇所は、第2コイルw2および第2フルブリッジ回路FB2間と、第1フルブリッジ回路FB1および第1コイルw1間との少なくとも一方とすればよい。
“Inductance setting”
In each of the above embodiments, the inductor 12 is configured as a leakage inductor of the transformer T. However, the present invention is not limited to this, and an inductance element may be used. In this case, the inductance element may be disposed at least one of the second coil w2 and the second full bridge circuit FB2 and the first full bridge circuit FB1 and the first coil w1.

「スナバコンデンサCsの静電容量の設定について」
先の図10に例示したように、インダクタ12を流れる電流がゼロとなった後にもスナバコンデンサCsの放電電流が平滑コイル30に供給される設定に限らない。こうした設定としなくても、スナバ回路によって、サージを吸収することなどはできる。
“Setting the capacitance of snubber capacitor Cs”
As illustrated in FIG. 10, the setting is not limited to the setting in which the discharge current of the snubber capacitor Cs is supplied to the smoothing coil 30 even after the current flowing through the inductor 12 becomes zero. Even if it is not set as such, surge can be absorbed by the snubber circuit.

「スナバ回路について」
第1スナバ用流通規制要素としては、第1スナバダイオードDs1に限らず、第1スナバダイオードDs1に順方向電流が流れる期間にわたってオン状態に制御されるスイッチング素子であってもよい。
"About snubber circuit"
The first snubber distribution restriction element is not limited to the first snubber diode Ds1, but may be a switching element that is controlled to be in an on state over a period in which a forward current flows through the first snubber diode Ds1.

第2スナバ用流通規制要素としては、第2スナバダイオードDs2に限らず、第2スナバダイオードDs2に順方向電流が流れる期間にわたってオン状態に制御されるスイッチング素子であってもよい。   The second snubber distribution restriction element is not limited to the second snubber diode Ds2, but may be a switching element that is controlled to be in an on state over a period in which a forward current flows through the second snubber diode Ds2.

上記第2の実施形態(図8)において、第1スナバダイオードDs1と第2スナバダイオードDs2との間に、インダクタを備えてもよい。   In the second embodiment (FIG. 8), an inductor may be provided between the first snubber diode Ds1 and the second snubber diode Ds2.

「外部の商用電源から車載バッテリ側への充電処理について」
上記第1の実施形態(図4)において、インダクタ12を流れる電流がゼロとなる以前にスイッチング素子S2,S3(S1,S4)をオン操作してもよい。ただし、スイッチング素子S2、S3のオン期間と、スイッチング素子S1,S4のオン期間との対称性を保つうえでは、スイッチング素子S2,S3(S1,S4)のオン期間の中央のタイミングよりも以前に、インダクタ12を流れる電流が漸減してゼロとなる(ゼロを通過する)ようにすることが望ましい。
“Charging process from external commercial power source to in-vehicle battery”
In the first embodiment (FIG. 4), the switching elements S2, S3 (S1, S4) may be turned on before the current flowing through the inductor 12 becomes zero. However, in order to maintain symmetry between the ON periods of the switching elements S2 and S3 and the ON periods of the switching elements S1 and S4, the timing before the center of the ON period of the switching elements S2, S3 (S1, S4) It is desirable that the current flowing through the inductor 12 gradually decreases to zero (passes through zero).

上記第1の実施形態において、フェーズシフト処理を行ってもよい。これは、インダクタ12を利用することで実現できる。   In the first embodiment, phase shift processing may be performed. This can be realized by using the inductor 12.

上記第2の実施形態において、フェーズシフト処理を行わず、ハードスイッチング処理としてもよい。   In the second embodiment, hard switching processing may be performed without performing phase shift processing.

「第2フルブリッジ回路FB2と第2コンデンサCoとの接続について」
上記第1の実施形態(図1)において、第2フルブリッジ回路FB2の正極側端子Tip2と第2コンデンサCoとの間に、平滑コイルを設けてもよい。この場合であっても、平滑コイルのインダクタンスの設定によっては、インダクタ12および平滑コイルを流れる電流を同一量として漸減速度を同一とすることができるため、ダイオードDa〜Ddにリカバリ電流が流れる事態を好適に回避することができ、ひいてはサージ電圧を好適に低減することができる。ここで、インダクタンスLoの設定は、「Vo−VLo≧0」を満たすものであればよい。すなわち、第1コンデンサCiの電圧Voや第2コンデンサCoの電圧Voのとり得る値の範囲で「Lo/Ls≦nVo/Vin」を満たすようにするという条件を満たせばよい。もっとも、サージがさほど問題とならない状況においては、上記条件が成立することは必須ではない。
“Connection between the second full-bridge circuit FB2 and the second capacitor Co”
In the first embodiment (FIG. 1), a smoothing coil may be provided between the positive terminal Tip2 of the second full bridge circuit FB2 and the second capacitor Co. Even in this case, depending on the setting of the inductance of the smoothing coil, the current flowing through the inductor 12 and the smoothing coil can be made the same amount and the gradual reduction speed can be made the same, so that the recovery current flows through the diodes Da to Dd. This can be preferably avoided, and as a result, the surge voltage can be suitably reduced. Here, the setting of the inductance Lo only needs to satisfy “Vo−VLo ≧ 0”. That is, it is only necessary to satisfy the condition of satisfying “Lo / Ls ≦ nVo / Vin” in the range of values that the voltage Vo of the first capacitor Ci and the voltage Vo of the second capacitor Co can take. However, in a situation where surge is not a problem, it is not essential that the above condition is satisfied.

「コンバータCNVの用途について」
車両の外部の商用電源の電力を車載高電圧バッテリに充電するための電力変換回路を構成するものに限らない。
"Application of converter CNV"
The power conversion circuit for charging the on-vehicle high voltage battery with the electric power of the commercial power source outside the vehicle is not limited to the configuration.

Ci…第1コンデンサ、Co…第2コンデンサ、FB1…第1フルブリッジ回路(高電圧側ブリッジ回路の一実施形態)、FB2…第2フルブリッジ回路(低電圧側ブリッジ回路の一実施形態)。   Ci ... first capacitor, Co ... second capacitor, FB1 ... first full bridge circuit (one embodiment of high voltage side bridge circuit), FB2 ... second full bridge circuit (one embodiment of low voltage side bridge circuit).

Claims (7)

第1コイル(w1)と、
前記第1コイルに接続される第1ブリッジ回路(FB1)と、
前記第1コイルと磁気結合した第2コイル(w2)と、
前記第2コイルに接続される第2ブリッジ回路(FB2)と、
を備え、
前記第1ブリッジ回路および前記第2ブリッジ回路間の電気経路には、前記第1コイルおよび前記第2コイルに流れる電流の増減に応じて蓄積エネルギを増減させることが可能なインダクタンス設定がなされており、
前記第1ブリッジ回路は、そのレッグによって、前記第1コイルの一方の端子および他方の端子のそれぞれを、前記第1ブリッジ回路の正極側端子(Tip1)および負極側端子(Tin1)のそれぞれに接続するものであり、
前記第2ブリッジ回路は、そのレッグによって、前記第2コイルの一方の端子および他方の端子のそれぞれを、前記第2ブリッジ回路の正極側端子(Tip2)および負極側端子(Tin2)のそれぞれに接続するものであり、
前記第1ブリッジ回路および前記第2ブリッジ回路のうち、それらに接続されるコイルに印加される電圧が該コイルのターン数によって除算された値が小さい方である低電圧側ブリッジ回路(FB2)から大きい方である高電圧側ブリッジ回路(FB1)へと、前記第1コイルおよび前記第2コイルのうち前記低電圧側ブリッジ回路に接続されたコイルである低電圧側コイルおよび該低電圧側コイルと磁気結合したコイルである高電圧側コイルを介して電力を伝送すべく、前記第1ブリッジ回路および前記第2ブリッジ回路を操作する昇圧処理手段(20)を備え、
前記昇圧処理手段は、
前記高電圧側ブリッジ回路の前記正極側端子および前記負極側端子のいずれか一方に接続される側の経路のみを介して前記高電圧側コイルの両端が接続される迂回経路を閉状態とすることで、前記第1ブリッジ回路および前記第2ブリッジ回路間の電気経路の電流を漸増させて該電気経路にエネルギを蓄積する蓄積処理と、
前記迂回経路を開状態とすることで、前記蓄積処理によって蓄積されたエネルギを前記高電圧側ブリッジ回路の正極側端子および負極側端子を介して前記高電圧側ブリッジ回路の外部に出力する昇圧処理と、
を実行することを特徴とする電力伝送装置。
A first coil (w1);
A first bridge circuit (FB1) connected to the first coil;
A second coil (w2) magnetically coupled to the first coil;
A second bridge circuit (FB2) connected to the second coil;
With
The electrical path between the first bridge circuit and the second bridge circuit has an inductance setting that can increase or decrease the stored energy in accordance with the increase or decrease of the current flowing through the first coil and the second coil. ,
The first bridge circuit connects one terminal and the other terminal of the first coil to the positive terminal (Tip1) and the negative terminal (Tin1) of the first bridge circuit by the legs. Is what
The second bridge circuit connects one terminal and the other terminal of the second coil to the positive terminal (Tip2) and the negative terminal (Tin2) of the second bridge circuit according to the leg. Is what
Of the first bridge circuit and the second bridge circuit, from the low voltage side bridge circuit (FB2) in which the voltage applied to the coil connected to the first bridge circuit and the second bridge circuit is the smaller value divided by the number of turns of the coil. To the higher voltage side bridge circuit (FB1) which is larger, the low voltage side coil and the low voltage side coil which are coils connected to the low voltage side bridge circuit among the first coil and the second coil, A step-up processing means (20) for operating the first bridge circuit and the second bridge circuit to transmit power via a high-voltage side coil that is a magnetically coupled coil;
The boosting processing means includes:
Close the detour path to which both ends of the high voltage side coil are connected only through the path connected to either the positive side terminal or the negative side terminal of the high voltage side bridge circuit. And an accumulation process for accumulating energy in the electric path by gradually increasing a current in the electric path between the first bridge circuit and the second bridge circuit;
Boosting processing for outputting the energy accumulated by the accumulation processing to the outside of the high-voltage side bridge circuit via the positive-side terminal and the negative-side terminal of the high-voltage side bridge circuit by opening the bypass path When,
The power transmission apparatus characterized by performing.
前記高電圧側ブリッジ回路は、前記高電圧側コイルの一方の端子を前記正極側端子に接続する正極側流通規制要素(S1)と、前記一方の端子を前記負極側端子に接続する負極側流通規制要素(S2)と、前記高電圧側コイルの他方の端子を前記正極側端子に接続する正極側流通規制要素(S3)と、前記他方の端子を前記負極側端子に接続する負極側流通規制要素(S4)とを備え、
前記正極側流通規制要素は、電流の流通経路を開閉する開閉機能と、前記電流の流通経路のうち前記高電圧側コイル側から前記正極側端子側へと進む方向の電流を許容して且つ逆方向の電流を阻止する整流機能との少なくとも一方の機能を有し、
前記負極側流通規制要素は、電流の流通経路を開閉する開閉機能を有し、
前記迂回経路は、前記高電圧側コイルの一方の端子に接続される前記負極側流通規制要素を閉状態とすることで生成される経路と、前記高電圧側コイルの他方の端子に接続される前記負極側流通規制要素を閉状態とすることで生成される経路と、を備えることを特徴とする請求項1記載の電力伝送装置。
The high-voltage side bridge circuit includes a positive-side flow restricting element (S1) that connects one terminal of the high-voltage side coil to the positive-side terminal, and a negative-side flow that connects the one terminal to the negative-side terminal. A regulating element (S2), a positive-side flow regulating element (S3) that connects the other terminal of the high-voltage side coil to the positive-side terminal, and a negative-side flow regulation that connects the other terminal to the negative-side terminal An element (S4),
The positive-side flow regulating element allows an open / close function to open and close a current flow path, and allows and reverses a current in a direction from the high-voltage side coil side to the positive-side terminal side in the current flow path. Having at least one function of a rectifying function to block current in the direction,
The negative electrode side flow regulating element has an opening / closing function for opening / closing a current flow path,
The bypass path is connected to a path generated by closing the negative-side flow restricting element connected to one terminal of the high-voltage side coil and to the other terminal of the high-voltage side coil. The power transmission device according to claim 1, further comprising: a path generated by closing the negative electrode side flow restriction element.
前記高電圧側ブリッジ回路は、前記高電圧側コイルの一方の端子を前記正極側端子および前記負極側端子のそれぞれに接続するコンデンサ(C1,C2)と、前記高電圧側コイルの他方の端子を前記正極側端子および前記負極側端子のそれぞれに接続するスイッチング素子(S1,S2)とを備え、
前記迂回経路は、前記高電圧側コイルの他方の端子を前記負極側端子に接続するスイッチング素子をオン状態とすることで生成される経路と、前記高電圧側コイルの他方の端子を前記正極側端子に接続するスイッチング素子をオン状態とすることで生成される経路と、を備えることを特徴とする請求項1記載の電力伝送装置。
The high voltage side bridge circuit includes a capacitor (C1, C2) for connecting one terminal of the high voltage side coil to each of the positive side terminal and the negative side terminal, and the other terminal of the high voltage side coil. Switching elements (S1, S2) connected to each of the positive terminal and the negative terminal,
The bypass path includes a path generated by turning on a switching element that connects the other terminal of the high-voltage side coil to the negative-side terminal, and the other terminal of the high-voltage side coil as the positive-side. The power transmission device according to claim 1, further comprising: a path generated by turning on a switching element connected to the terminal.
前記高電圧側ブリッジ回路は、前記高電圧側コイルの一方の端子を前記正極側端子に接続する正極側流通規制要素(S1)と、前記一方の端子を前記負極側端子に接続する負極側流通規制要素(D2)と、前記高電圧側コイルの他方の端子を前記正極側端子に接続する正極側流通規制要素(D3)と、前記他方の端子を前記負極側端子に接続する負極側流通規制要素(S4)とを備え、
前記高電圧側コイルの前記一方の端子に接続される前記正極側流通規制要素、および前記高電圧側コイルの前記他方の端子に接続される前記負極側流通規制要素は、電流の流通経路を開閉する開閉機能を有し、
前記高電圧側コイルの前記他方の端子に接続される前記正極側流通規制要素は、前記他方の端子側から前記正極側端子側へと進む方向の電流を許容して且つ逆方向の電流を阻止する整流機能を有し、
前記高電圧側コイルの前記一方の端子に接続される前記負極側流通規制要素は、前記負極側端子側から前記一方の端子側へと進む方向の電流を許容して且つ逆方向の電流を阻止する整流機能を有し、
前記迂回経路は、前記他方の端子に接続される前記負極側流通規制要素を閉状態とすることで生成される経路を備え、
前記昇圧処理手段は、前記他方の端子に接続される前記負極側流通規制要素を閉状態としつつ、前記高電圧側コイルの前記一方の端子側が正となる電圧を誘起させるように前記低電圧側ブリッジ回路を操作することを特徴とする請求項1記載の電力伝送装置。
The high-voltage side bridge circuit includes a positive-side flow restricting element (S1) that connects one terminal of the high-voltage side coil to the positive-side terminal, and a negative-side flow that connects the one terminal to the negative-side terminal. A regulating element (D2), a positive-side flow regulating element (D3) that connects the other terminal of the high-voltage side coil to the positive-side terminal, and a negative-side flow regulation that connects the other terminal to the negative-side terminal An element (S4),
The positive side flow restriction element connected to the one terminal of the high voltage side coil and the negative side flow restriction element connected to the other terminal of the high voltage side coil open and close a current flow path. Has an opening and closing function
The positive-side flow restricting element connected to the other terminal of the high-voltage side coil allows current in the direction from the other terminal side to the positive-side terminal side and blocks current in the reverse direction. Has a rectifying function,
The negative-side flow restricting element connected to the one terminal of the high-voltage side coil allows current in a direction from the negative-side terminal side to the one-terminal side and blocks current in the reverse direction. Has a rectifying function,
The detour path includes a path generated by closing the negative-side flow restriction element connected to the other terminal,
The step-up processing means closes the negative-side flow restricting element connected to the other terminal, and induces a voltage at which the one terminal side of the high-voltage side coil is positive. The power transmission device according to claim 1, wherein the bridge circuit is operated.
前記低電圧側ブリッジ回路の前記正極側端子および前記負極側端子間に接続される平滑コンデンサを備え、
前記平滑コンデンサは、前記低電圧側ブリッジ回路の前記正極側端子(Tip2)に接続される電気経路および前記負極側端子(Tin2)に接続される電気経路の一対の電気経路を介して前記低電圧側ブリッジ回路に接続され、
前記一対の電気経路には、分岐路が設けられていないことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力伝送装置。
Comprising a smoothing capacitor connected between the positive terminal and the negative terminal of the low voltage side bridge circuit;
The smoothing capacitor is connected to the low voltage via a pair of electrical paths, an electrical path connected to the positive terminal (Tip2) of the low voltage side bridge circuit and an electrical path connected to the negative terminal (Tin2). Connected to the side bridge circuit,
The power transmission device according to any one of claims 1 to 4, wherein a branch path is not provided in the pair of electrical paths.
前記低電圧側ブリッジ回路の前記正極側端子(Tip2)および前記負極側端子(Tin2)間には、平滑コイル(30)および平滑コンデンサ(Co)の直列接続体が接続されており、
前記直列接続体には、スナバコンデンサ(Cs)および第1スナバ用流通規制要素(Ds1)が並列接続されており、
前記平滑コンデンサには、前記スナバコンデンサおよび前記第2スナバ用流通規制要素(Ds2)が並列接続されており、
前記第1スナバ用流通規制要素(Ds1)は、前記負極側端子側から前記スナバコンデンサ側への電流の流通を許容して且つ逆方向の流れを阻止する機能を有し、
前記第2スナバ用流通規制要素(Ds2)は、前記正極側端子側から前記平滑コンデンサ側への電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する機能を有する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力伝送装置。
A series connection body of a smoothing coil (30) and a smoothing capacitor (Co) is connected between the positive terminal (Tip2) and the negative terminal (Tin2) of the low voltage side bridge circuit,
A snubber capacitor (Cs) and a first snubber distribution restriction element (Ds1) are connected in parallel to the series connection body,
The snubber capacitor and the second snubber flow restricting element (Ds2) are connected in parallel to the smoothing capacitor,
The first snubber flow restricting element (Ds1) has a function of allowing a current flow from the negative terminal side to the snubber capacitor side and blocking a reverse flow,
The second snubber flow regulating element (Ds2) has a function of allowing a current flow from the positive terminal side to the smoothing capacitor side and blocking a reverse current flow. The power transmission device according to any one of claims 1 to 4.
前記インダクタンス設定は、前記第1コイルおよび前記第2コイル間の磁気結合に関する漏れインダクタンスによって構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力伝送装置。   The power transmission device according to claim 1, wherein the inductance setting is configured by a leakage inductance related to magnetic coupling between the first coil and the second coil.
JP2012126248A 2012-06-01 2012-06-01 Power transmission equipment Active JP6035882B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012126248A JP6035882B2 (en) 2012-06-01 2012-06-01 Power transmission equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012126248A JP6035882B2 (en) 2012-06-01 2012-06-01 Power transmission equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013252018A true JP2013252018A (en) 2013-12-12
JP6035882B2 JP6035882B2 (en) 2016-11-30

Family

ID=49850196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012126248A Active JP6035882B2 (en) 2012-06-01 2012-06-01 Power transmission equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6035882B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150345444A1 (en) * 2012-12-21 2015-12-03 Continental Automotive Gmbh Electromagnetic Actuator Assembly For A Fluid Injection Valve And Method For Operating A Fluid Injection Valve
JP2017063582A (en) * 2015-09-25 2017-03-30 株式会社デンソー Bidirectional DC-DC converter
JP2021048702A (en) * 2019-09-18 2021-03-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power conversion device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09285126A (en) * 1996-04-18 1997-10-31 Fuji Electric Co Ltd Snubber circuit of semiconductor rectifier
JP2002084754A (en) * 2000-09-05 2002-03-22 Mitsubishi Electric Corp Dc-dc converter unit
US20030002304A1 (en) * 2001-02-22 2003-01-02 Lizhi Zhu Accelerated commutation for passive clamp isolated boost converters
JP2003164151A (en) * 2001-11-28 2003-06-06 Nissin Electric Co Ltd Dc/dc converter
JP2010063215A (en) * 2008-09-02 2010-03-18 Hitachi Computer Peripherals Co Ltd Bidirectional dc-dc converter and method of controlling the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09285126A (en) * 1996-04-18 1997-10-31 Fuji Electric Co Ltd Snubber circuit of semiconductor rectifier
JP2002084754A (en) * 2000-09-05 2002-03-22 Mitsubishi Electric Corp Dc-dc converter unit
US20030002304A1 (en) * 2001-02-22 2003-01-02 Lizhi Zhu Accelerated commutation for passive clamp isolated boost converters
JP2003164151A (en) * 2001-11-28 2003-06-06 Nissin Electric Co Ltd Dc/dc converter
JP2010063215A (en) * 2008-09-02 2010-03-18 Hitachi Computer Peripherals Co Ltd Bidirectional dc-dc converter and method of controlling the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150345444A1 (en) * 2012-12-21 2015-12-03 Continental Automotive Gmbh Electromagnetic Actuator Assembly For A Fluid Injection Valve And Method For Operating A Fluid Injection Valve
US9777685B2 (en) * 2012-12-21 2017-10-03 Continental Automotive Gmbh Electromagnetic actuator assembly for a fluid injection valve and method for operating a fluid injection valve
JP2017063582A (en) * 2015-09-25 2017-03-30 株式会社デンソー Bidirectional DC-DC converter
JP2021048702A (en) * 2019-09-18 2021-03-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power conversion device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6035882B2 (en) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014007942A (en) Bidirectional power transmission apparatus
JP4910078B1 (en) DC / DC converter and AC / DC converter
US7449867B2 (en) Multi-phase buck converter with a plurality of coupled inductors
EP3683945A1 (en) Dc/dc converter and control method thereof
US8115460B2 (en) Power conversion with zero voltage switching
US20080084717A1 (en) Multi-phase buck converter with a plurality of coupled inductors
US20130336012A1 (en) Switched-Mode Power Supply and a Two-Phase DC to DC Converter
CN103929074B (en) Single Stage Ac/dc Converter
EP3255771A1 (en) Bidirectional dc-dc convertor
JP6035882B2 (en) Power transmission equipment
Samanta et al. Current-fed full-bridge and half-bridge topologies with CCL transmitter and LC receiver tanks for wireless inductive power transfer application
WO2013173160A2 (en) Switched mode power converter for high voltage applications
JP5389505B2 (en) Power conversion system
JP5879846B2 (en) Isolated converter
KR20130060992A (en) A dc-dc converter and a method for operating it
KR101207716B1 (en) Battery charger for a vehicle with wide output voltage range
JP7079934B2 (en) Power converter
JP6045664B1 (en) Power converter
Aghabali et al. Parasitic resistance effect on dual active bridge converter
JP2010246201A (en) Power conversion system
CN113942403B (en) Electric vehicle, charge-discharge device, and control method therefor
CN113858980B (en) Electric vehicle, charge-discharge device, and control method therefor
KR102601769B1 (en) Multi-port charger
US8830700B2 (en) DC-DC converter and method for controlling DC-DC converter
JP2013192436A (en) Power transmission device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141020

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150925

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160517

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160707

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161017

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6035882

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250